Плотность энергии магнитного поля и напряженность магнитного поля, формулы расчета

Любой электрический ток окружает магнитное поле. Нетривиальным является вопрос о локализации собственной энергии тока, – находится она в проводнике, где перемещаются заряды, или в магнитом поле (веществе, которое окружает ток)?

Ответ на заданный вопрос получают при исследовании переменных магнитных полей или электромагнитных волн. В электромагнитной волне магнитные поля, переменные в пространстве и времени, могут существовать при отсутствии токов. Мы знаем, что электромагнитные волны переносят энергию, следовательно, можно сделать вывод о том, что энергия локализуется в магнитном поле.

Объемная плотность магнитной энергии

Формула нахождения объемной плотности энергии имеет такой вид:

ω=W/V.

Под ω здесь подразумевается собственно искомая плотность, под W – энергия имеющегося поля, под V – объем пространства, в котором поле проявляет активность. Если выразить значение W через магнитную проницаемость µ и индукцию В и подставить в формулу, она приобретет следующий вид:

ω=В2/2* µ0* µ (здесь µ0 – это магнитная постоянная).

Преобразование с использованием вектора индукции применяется, чтобы исключить привязку активного магнитного поля к особенностям дросселя. Формула для вычисления индукционной характеристики выглядит так:

B= µ0* µ*I*n.

I здесь – токовая сила в катушечной цепочке, через n выражается такая величина, как плотность обмотки. Она равна частному количества витков в соленоидной обмотке и длины фрагмента, на котором размещены витки. Тогда формула для W:

W= В2*V/2* µ0* µ.

Подставив выражение в основную формулу плотности, можно привести его к ранее обозначенному виду.

Плоский конденсатор.

Итак, простейший конденсатор представляет из себя две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу и разделенные слоем диэлектрика. Причем расстояние между пластинами должно быть намного меньше, чем, собственно, размеры пластин:

Такое устройство называется плоским конденсатором, а пластины — обкладками конденсатора. Стоит уточнить, что здесь мы рассматриваем уже заряженный конденсатор (сам процесс зарядки мы изучим чуть позже), то есть на обкладках сосредоточен определенный заряд. Причем наибольший интерес представляет тот случай, когда заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку (как на рисунке).

А поскольку на обкладках сосредоточен заряд, между ними возникает электрическое поле. Поле плоского конденсатора, в основном, сосредоточено между пластинами, однако, в окружающем пространстве также возникает электрическое поле, которое называют полем рассеяния. Очень часто его влиянием в задачах пренебрегают, но забывать о нем не стоит.

Для определения величины этого поля рассмотрим еще одно схематическое изображение плоского конденсатора:

Каждая из обкладок конденсатора в отдельности создает электрическое поле:

• положительно заряженная пластина (+q) создает поле, напряженность которого равна E_{+}
• отрицательно заряженная пластина (-q) создает поле, напряженность которого равна E_{-}

Выражение для напряженности поля равномерно заряженной пластины выглядит следующим образом:

E_{пл} = \frac{\sigma}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon}

Здесь \sigma- это поверхностная плотность заряда: \sigma = \frac{q}{S}, а \varepsilon — диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между обкладками конденсатора. Поскольку площадь пластин конденсатора у нас одинаковая, как и величина заряда, то и модули напряженности электрического поля, равны между собой:

E_+ = E_- = \frac{q}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S}

Но направления векторов разные — внутри конденсатора вектора направлены в одну сторону, а вне — в противоположные. Таким образом, внутри обкладок результирующее поле определяется следующим образом:

E = E_+ + E_- = \frac{q}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S} + \frac{q}{2\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S} = \frac{q}{\varepsilon_0\thinspace\varepsilon S}

Соответственно, вне конденсатора (слева и справа от обкладок) поля пластин компенсируют друг друга и результирующая напряженность равна 0.

Наличие магнитного поля вокруг проводника или катушки с током

При подключении соленоида (катушки) в электрическую цепь вокруг нее формируется поле. Характеристики поля зависят от ряда параметров: от средовых особенностей окружения, токовой силы (она измеряется в амперах) и материала, из которого изготовлен проводник или обмотка катушки. В полевом пространстве могут образовываться электромагнитные волны. Так как на полевой энергетический потенциал, прежде всего, оказывает влияние сила текущего в системе электротока, можно сделать вывод, что работа тока по генерированию магнитного пространства будет эквивалентной энергии последнего. Если в систему подключена катушка с магнитным сердечником, то на энергетическую плотность будет влиять полевая энергия в вакууме и в материале, из которого сделан сердечниковый элемент.

Подключение индуктивной катушки к источнику тока

Что является источником магнитного поля

Для изучения динамики явления можно рассмотреть электроцепь, включающую в себя дроссель, лампу, замыкающий ключ и источник постоянного электротока. Когда ключик замыкается, токовый путь будет идти от «положительного» зажима источника через лампу и индуктивную катушку. Поначалу лампа накаливания загорится ярче, что связано со значительной величиной сопротивления дроссели. По мере того, как сопротивление будет падать, а проходящий через обмотку ток увеличиваться, интенсивность горения лампочки будет понижаться. Связано это с тем, что первое время подаваемый на дроссель ток имеет значение, пропорциональное току высокой частоты.

Чтобы практически построить цепь, подходящую для расчета, нужно, чтобы энергетический ресурс источника питания затрачивался на генерирование магнитного поля. Поэтому параметрами внутреннего сопротивления дроссели и питательного источника допустимо пренебрегать.

Важно! Согласно второму закону Кирхгофа, сумма подсоединенных к электрической цепи напряжений равняется сумме снижений напряжения для всех компонентов цепочки.

Второй закон Кирхгофа

Примечания[ | ]

1. untitled
2. Характеристики генератора GESAN DC 1400 — электростанции и генераторы от компании свэл дизельные генераторные установки
3. Бензиновый генератор EP-15000TE (Honda) Купить, Europower | Бензиновые генераторы свыше 6.5кВт Продажа (неопр.)
   (недоступная ссылка). Дата обращения: 12 февраля 2010. Архивировано 28 августа 2009 года.
4. Бензиновый генератор для похода и рыбалки (инвертор) EPSi1000 1кВт Купить, Europower | Бензиновые генераторы до 6,5 кВт Продажа
5. Hymera Generator — Products & Supply > Industrial Products > Hymera | BOConline UK
6. Duracell PROCELL: The Chemistries: Silver Oxide (неопр.)
   (недоступная ссылка). Дата обращения: 8 февраля 2010. Архивировано 20 декабря 2009 года.
7. Non rechargeable lithium
8. Для аккумулятора 425 А·ч 6 В https://www.cleantorg.ru/catalog/access/access_bat/nba/good140/ Архивная копия от 28 марта 2009 на Wayback Machine
9. Для аккумулятора 190 А·ч https://www.aktex.ru/
10. https://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/dl-e/dl-dl-e-090901.pdf (недоступная ссылка)
11. Murata has developed the world’s Smallest 1.6×0.8mm Size 10μF Monolithic Ceramic Capacitor Rated at 25V (неопр.)
    (недоступная ссылка).
    Murata Manufacturing Co., Ltd
    (2010). Дата обращения: 14 сентября 2010. Архивировано 23 августа 2010 года.
12. Для конденсатора 947C471K102CDMS ёмкостью 470мкФ x 1кВ массой 1.3 кг, https://viewer.zmags.com/getMagPdf.php?mid=hwdhd (недоступная ссылка)

Измерение плотности энергии магнитных полей

Индукция магнитного поля

Данная величина показывает энергию, содержащуюся в единице объема окружающей среды, подпадающей под влияние поля. Обозначается она греческой буквой ω. Для вычисления применяется формула:

ω=W/V, в данном случае W – это полевая энергия в объеме пространства V.

Единица измерения плотности поля в международной системе СИ тоже выглядит как частное единиц, в которых измеряются эти величины: джоулей и кубических метров (Дж/м3). Показатель для аккумуляторов (ионных, свинцово-кислотных и других) указывают в прилагающейся документации.

Для соленоида, подсоединенного в электрическую цепь, оба составляющих этого частного можно выразить через следующие единицы:

1. Значение энергетического ресурса поля будет равным уполовиненному произведению индуктивности соленоида на квадрат токовой силы в его обмотке:

W=L*I2/2.

1. В качестве «пространства» рассматривается сама катушка, тогда V=S*l, где S – площадь сечения катушечного элемента в поперечнике, а l – его длина.

Тогда конечная формула принимает следующий облик:

ω=L*I2/2*S*l.

Сноски

1. «Два класса единиц СИ и префиксы СИ». Руководство NIST по SI
   . 2009-07-02. Получено 2012-01-25.
2. «Ископаемые и альтернативные виды топлива — энергосодержание (2008)». Engineering ToolBox. Получено 2018-10-08.
3. Чон, Гуджин; Ким, Хансу; Пак, Чон Хван; Чон, Джэхван; Цзинь, Син; Сонг, Джухе; Ким, Бо-Рам; Парк, Мин-Сик; Ким, Джи Ман; Ким, Ён-Джун (2015). «Нанотехнологии позволили перезаряжаемые Li-SO2 батареи: еще один подход к системам постлитий-ионных батарей». Энергетика и экология
   .
   8
   (11): 3173–3180. Дои:10.1039 / C5EE01659B.
4. «Panasonic разрабатывает новые литий-ионные элементы повышенной емкости 18650». Конгресс зеленых автомобилей. N.p., 25 декабря 2009 г. Web.
5. Стура, Энрико; Николини, Клаудио (2006). «Новые наноматериалы для легких литиевых батарей». Analytica Chimica Acta
   .
   568
   (1–2): 57–64. Дои:10.1016 / j.aca.2005.11.025. PMID 17761246.
6. ^ абc
   Фишер, Джулия (2003). Элерт, Гленн (ред.). «Энергетическая плотность угля».
   Книга фактов по физике
   . Получено 2019-07-28.
7. «Тепловая ценность различных видов топлива — Всемирная ядерная ассоциация». Всемирная ядерная ассоциация. N.p., сентябрь 2016 г. Web.
8. «Обзор водородной программы Министерства энергетики США по развитию хранилищ». Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии. N.p., май 2000 г. Web.
9. Вонг, Кауфуи; Диа, Сара (2017). «Нанотехнологии в аккумуляторах». Журнал технологий энергоресурсов
   .
   139
   . Дои:10.1115/1.4034860.
10. Ionescu-Zanetti, C .; и другие. (2005). «Конденсаторы с зазором: чувствительность к изменениям диэлектрической проницаемости образца». Журнал прикладной физики
    .
    99
    (2): 024305. Bibcode:2006JAP …. 99b4305I. Дои:10.1063/1.2161818. S2CID 120910476.
11. Naoi, K .; и другие. (2013). Наногибридный суперконденсатор «нового поколения»»». Отчеты о химических исследованиях
    .
    46
    (5): 1075–1083. Дои:10.1021 / ar200308h. PMID 22433167.
12. Hubler, A .; Осуагву, О. (2010). «Цифровые квантовые батареи: хранение энергии и информации в массивах нановакуумных трубок». Сложность
    .
    15
    (5): нет данных. Дои:10.1002 / cplx.20306. S2CID 6994736.
13. Lyon, D .; и другие. (2013). «Зависимость диэлектрической прочности нано-вакуумных зазоров от размера зазора». IEEE Transactions по диэлектрикам и электроизоляции
    .
    2
    (4): 1467–1471. Дои:10.1109 / TDEI.2013.6571470. S2CID 709782.
14. Рассчитано из дробной потери массы, умноженной на квадрат c.
15. Рассчитано из квадрата дробной потери массы, умноженной на c. Болл, Джастин (2019). «Максимизация удельной энергии путем размножения дейтерия». Термоядерная реакция
    .
    59
    (10): 106043. arXiv:1908.00834. Bibcode:2019NucFu..59j6043B. Дои:10.1088 / 1741-4326 / ab394c. S2CID 199405246.
16. Вычислено из квадрата дробной потери массы, умноженной на c.
17. ^ аб
    «Расчет удельной энергии ядерного топлива». whatisnuclear.com. Получено 2014-04-17.
18. ^ абc
    Колледж пустыни, «Модуль 1, свойства водорода», редакция 0, декабрь 2001 г. Свойства водорода. Проверено 8 июня 2014.
19. Greenwood, Norman N .; Эрншоу, Алан (1997), Химия элементов (2-е изд) (стр. 164)
20. «Бор: лучший носитель энергии, чем водород? (28 февраля 2009 г.)». Eagle.ca. Получено 2010-05-07.
21. ^ абcd
    Энвестра Лимитед. Натуральный газ В архиве 2008-10-10 на Wayback Machine. Проверено 5 октября 2008.
22. ^ абcdе
    ИОР Энергия. Список общих коэффициентов преобразования (инженерные коэффициенты преобразования). Проверено 5 октября 2008.
23. ^ абcdе
    Пол А. Киттл, доктор философии «АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЕЖЕДНЕВНОЙ ОБЛОЖКИ И ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ D — МЕТОДИКА ВЫБОРА» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-05-27. Получено 2012-01-25.
24. «537.PDF» (PDF). Июнь 1993 г.. Получено 2012-01-25.
25. Гофман, Эвелин (2003). Элерт, Гленн (ред.). «Энергетическая ценность авиационного топлива». Книга фактов по физике
    . Получено 2019-07-28.
26. «Справочник продуктов» (PDF). Air BP. С. 11–13. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-06-08.
27. Характеристики хранимых и отпускаемых нефтепродуктов
    (PDF), Дивизион нефтепродуктов — GN, p. 132, заархивировано оригинал (PDF) 16 января 2022 г., получено 15 января 2017
28. Роман-Лешков, Юрий; Барретт, Кристофер Дж .; Лю, Чжэнь Ю .; Думесик, Джеймс А. (21 июня 2007 г.). «Производство диметилфурана для жидкого топлива из углеводов, полученных из биомассы». Природа
    .
    447
    (7147): 982–985. Bibcode:2007Натура.447..982R. Дои:10.1038 / природа05923. PMID 17581580. S2CID 4366510.
29. Джастин Лемир-Элмор (13 апреля 2004 г.). «Энергозатраты на электрические велосипеды и велосипеды с приводом от человека» (PDF). п. 5. Получено 2009-02-26. у правильно тренированного спортсмена КПД от 22 до 26%
30. Меруэ, Лорин (2020). «Накопление тепловой энергии в кремнии». Дои:10.1016 / j.renene.2019.06.036. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
31. Боссель, Ульф (июль 2003 г.). «Физика водородной экономики» (PDF). Новости европейских топливных элементов. Архивировано из оригинал (PDF) на 2006-03-19. Получено 2019-04-06. Более высокие значения нагрева составляют 22,7, 29,7 или 31,7 МДж / кг для метанола, этанола и ДМЭ, соответственно, в то время как бензин содержит около 45 МДж / кг.
32. «Диметиловый эфир (ДМЭ)» (PDF). Европейская технологическая платформа биотоплива
    . 2013-11-18. Получено 2019-04-06. Плотность ДМЭ и более низкая теплотворная способность были получены из таблицы на первой странице.
33. «Elite_bloc.indd» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-15. Получено 2010-05-07.
34. «Фонд энергии биомассы: плотность топлива». Woodgas.com. Архивировано из оригинал на 2010-01-10. Получено 2010-05-07.
35. «Борд на Мона, торф для энергетики» (PDF). Bnm.ie. Архивировано из оригинал (PDF) на 2007-11-19. Получено 2012-01-25.
36. Джастин Лемир-Элмор (13 апреля 2004 г.). «Стоимость энергии электрического велосипеда и велосипеда с приводом от человека» (PDF). Получено 2012-01-25.
37. «энергетические буферы». Home.hccnet.nl. Получено 2010-05-07.
38. Энн Виньялл и Терри Уэльс. Учебное пособие по химии 12, стр.138 В архиве 2011-09-13 на Wayback Machine. Pearson Education NZ ISBN 978-0-582-54974-6
39. Митчелл, Роберт Р .; Бетар М. Галлант; Карл В. Томпсон; Ян Шао-Хорн (2011). «Электроды из углеродного нановолокна для высокоэнергетических перезаряжаемых Li – O2 батарей». Энергетика и экология
    .
    4
    (8): 2952–2958. Дои:10.1039 / C1EE01496J. S2CID 96799565.
40. Дэвид Э. Диркс. энергетические буферы. «бытовые отходы 8..11 МДж / кг»
41. Лу, Гуй-э; Чанг, Вэнь-пин; Цзян, Цзинь-Ён; Ду Ши-го (май 2011 г.). «Исследование плотности энергии порохового источника тепла». 2011 Международная конференция по материалам для возобновляемых источников энергии и окружающей среды
    . IEEE: 1185–1187. Дои:10.1109 / ICMREE.2011.5930549. ISBN 978-1-61284-749-8 . S2CID 36130191.
42. «Технический бюллетень по воздушно-цинковым батареям». Duracell. Архивировано из оригинал на 2009-01-27. Получено 2009-04-21.
43. К. Ноулен, A.T. Маттик, А.П. Брукнер и А. Герцберг, «Высокоэффективные системы преобразования для автомобилей с жидким азотом», Общество инженеров автомобильной промышленности, 1988 г.
44. «Обзор литий-ионных аккумуляторов» (PDF). Panasonic. Январь 2007 г. В архиве (PDF) из оригинала 7 ноября 2011 г.
45. «Panasonic NCR18650B» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-07-22.
46. [44][45]
47. «Тест Duracell Ultra Power AA». lygte-info.dk
    . Получено 2019-02-16.
48. «Техническое описание щелочных батарей Energizer EN91 AA» (PDF). Получено 2016-01-10.
49. ^ аб
    «Тест GP ReCyko + AA 2700mAh (зеленый)».
    lygte-info.dk
    . Получено 2019-02-16.
50. ^ аб
    «Сравнение суперконденсаторов Maxwell» (PDF). Получено 2016-01-10.
51. ^ аб
    «Техническое описание суперконденсаторов серии Nesscap ESHSP» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-29. Получено 2016-01-10.
52. ^ аб
    «Техническое описание суперконденсаторов серии Cooper PowerStor XL60» (PDF). Получено 2016-01-10.
53. ^ аб
    «Техническое описание суперконденсаторов Kemet серии S301» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-04. Получено 2016-01-10.
54. ^ аб
    «Техническое описание суперконденсатора серии Nichicon JJD» (PDF). Получено 2016-01-10.
55. ^ аб
    «Ультраконденсатор высокой энергии skelcap» (PDF).
    Скелетные технологии
    . Архивировано из оригинал (PDF) 2 апреля 2016 г.. Получено 13 октября 2015.
56. ^ аб
    «ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ УЛЬТРАКОНДЕНСАТОРНОЙ ЯЧЕЙКИ 3,0 В 3400F BCAP3400 P300 K04 / 05» (PDF). Получено 2020-01-12.
57. «Гидроэнергетика». www.mpoweruk.com
    . Woodbank Communications Ltd. Получено 13 апреля 2022.
58. «2.1 Электроэнергия, разгрузка, отношения между руководителями | Речное проектирование и восстановление в OSU | Университет штата Орегон». river.bee.oregonstate.edu
    . Получено 13 апреля 2022. Пусть ε = 0,85, что означает рейтинг КПД 85%, типичный для более старой силовой установки.
59. ^ аб
    «Техническое описание танталовых конденсаторов серии Vishay STE» (PDF). Получено 2016-01-10.
60. «Технические данные алюминиевых электролитических конденсаторов nichicon TVX» (PDF). Получено 2016-01-10.
61. «Техническое описание алюминиевых электролитических конденсаторов nichicon LGU» (PDF). Получено 2016-01-10.
62. ^ абc
    «Сколько энергии можно хранить в резинке?».
    Проводной
    . ISSN 1059-1028. Получено 2020-01-21.
63. ^ абc
    «MatWeb — Интернет-ресурс с информацией о материалах».
    www.matweb.com
    . Получено 2019-12-15.
64. PubChem. «Ацеталь». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
    . Получено 2019-12-12.
65. ^ абcdежгчасяjkлмпопqрsттыv
    «Модуль Юнга — предел прочности и предел текучести для обычных материалов».
    www.engineeringtoolbox.com
    . Получено 2019-12-12.
66. ^ абcdежгчася
    Кисть Wellman Alloy Products. «Эластичная упругость» (PDF).
    Технические лакомые кусочки
    . Получено 15 декабря, 2022.
67. «Спецификации сплава C17200 | Компания E. Jordan Brookes». www.ejbmetals.com
    . Получено 2019-12-15.
68. «Информация и свойства поликарбоната». www.polymerprocessing.com
    . Получено 2019-12-12.
69. «Лист технических данных ASM». asm.matweb.com
    . Получено 2019-12-15.
70. Сазерленд, Карен; Мартин, Моника (2004). Элерт, Гленн (ред.). «Плотность стали». Книга фактов по физике
    . Получено 2020-06-18.
71. «Породы древесины — влажность и вес». www.engineeringtoolbox.com
    . Получено 2019-12-12.
72. ^ абc
    «Мягкая / низкоуглеродистая сталь AISI 1018».
    AZoM.com
    . 2012-06-28. Получено 2020-01-22.
73. «Лист технических данных ASM». asm.matweb.com
    . Получено 2019-12-12.
74. ^ абc
    «Американская восточная белая сосна».
    www.matweb.com
    . Получено 2019-12-15.
75. ^ аб
    «Масса, вес, плотность или удельный вес различных металлов».
    www.simetric.co.uk
    . Получено 2019-12-12.
76. «Физические свойства стекла | Saint Gobain Building Glass UK». uk.saint-gobain-building-glass.com
    . Получено 2019-12-12.
77. ^ аб
    «Таблицы энергии батарей». Архивировано из оригинал на 2011-12-04.
78. «Емкость аккумулятора 18650».
79. «Поставка урана». world-nuclear.org. 2014-10-08. Получено 2015-06-13.
80. «Факты Коэна». Formal.stanford.edu. 2007-01-26. Архивировано из оригинал на 2007-04-10. Получено 2010-05-07.
81. «Управление энергетической информации США (EIA) — Ежегодный энергетический обзор». Eia.doe.gov. 2009-06-26. Архивировано из оригинал на 2010-05-06. Получено 2010-05-07.
82. Парравичини, Дж. (2018). «Термодинамические потенциалы в анизотропных и нелинейных диэлектриках». Physica B
    .
    541
    : 54–60. Bibcode:2018PhyB..541 … 54P. Дои:10.1016 / j.physb.2018.04.029.
83. «Терминология». Регенеративная лазерная терапия
    .

Формула индуктивного сопротивления катушки

Энергия электрического поля

Вычислить величину сопротивления дросселя XL можно, воспользовавшись следующей формулой:

XL=2πfL.

Здесь буква L обозначает параметр индуктивности дроссели, а f – токовую частоту. Исходя из этого выражения, поначалу попадающий на обмотку ток будет пропорциональным электротоку большой чистоты. В это время дроссель проявляет поведение, аналогичное ситуации цепного разрыва, с сильным повышением индуктивного сопротивления. С течением времени последнее падает до нулевого значения.

Вмонтированная в лампу нитка отличается высоким показателем сопротивления, тогда как активный показатель обмотки, напротив, стремится к нулю. Из-за этого возникает ситуация, когда почти весь цепной ток проходит через дроссель. Когда цепь размыкают при помощи ключа, лампа не затухает постепенно. Напротив, она сначала резко начинает гореть интенсивно, потом – медленно угасать. Чтобы лампа горела, требуется энергетический ресурс. Он поступает из магнитного поля, генерируемого индуктивной катушкой. Таким образом, дроссель проявляет себя источником самоиндукции.

В рассмотренном примере катушка с обмотками, подключенная в цепь, выступает как источник магнитного поля. Поскольку в такой ситуации это поле не является однородным, для выполнения расчетов необходимо использование показателя, характеризующего концентрацию и распределение энергии в поле. Можно заключить, что смысл введения параметра плотности поля состоит именно в этом.