Gęstość prądu przy danej przewodności

Wydajność obwodu silnie zależy od projektowanego poziomu prądu, a gęstość prądu jest wtedy określana przez wymiary elementów przewodzących. Na przykład, jako że obwody scalone są zmniejszane, pomimo mniejszego prądu wymaganego przez mniejsze urządzenia, istnieje tendencja do wyższych gęstości prądu w celu osiągnięcia większej liczby urządzeń w coraz mniejszych obszarach chipów.

Przy wysokich częstotliwościach obszar przewodzący w przewodzie zostaje ograniczony w pobliżu jego powierzchni, co zwiększa gęstość prądu w tym obszarze. Nazywa się to efektem skóry.

Wysokie gęstości prądu mają niepożądane konsekwencje. Większość przewodników elektrycznych ma skończoną, dodatnią rezystancję, co powoduje, że rozpraszają one moc w postaci ciepła. Gęstość prądu musi być utrzymywana na wystarczająco niskim poziomie, aby zapobiec stopieniu lub spaleniu przewodnika, uszkodzeniu materiału izolacyjnego lub zmianie pożądanych właściwości elektrycznych. Przy wysokich gęstościach prądu materiał tworzący połączenia faktycznie się porusza, co nazywa się elektromigracją. W nadprzewodnikach zbyt duża gęstość prądu może generować wystarczająco silne pole magnetyczne, aby spowodować spontaniczną utratę właściwości nadprzewodzących.

Analiza i obserwacja gęstości prądu służy również do sondowania fizyki leżącej u podstaw natury ciał stałych, w tym nie tylko metali, ale także półprzewodników i izolatorów. Rozwinął się nawet skomplikowany formalizm teoretyczny, który wyjaśnia wiele podstawowych obserwacji. Gęstość prądu jest ważnym parametrem w prawie obwodu Ampère'a (jedno z równań Maxwella), które wiąże gęstość prądu z polem magnetycznym.

W okablowaniu elektrycznym maksymalna gęstość prądu może wahać się od 4 A⋅mm-2 dla przewodu bez cyrkulacji powietrza wokół niego do 6 A⋅mm-2 dla przewodu na wolnym powietrzu. Przepisy dotyczące okablowania budynku określają maksymalny dopuszczalny prąd każdego rozmiaru kabla w różnych warunkach. W przypadku konstrukcji kompaktowych, takich jak uzwojenia transformatorów SMPS, wartość ta może wynosić nawet 2 A⋅mm−2. Jeśli przewód przewodzi prądy o wysokiej częstotliwości, efekt naskórkowości może wpływa na rozkład prądu w przekroju, koncentrując prąd na powierzchni przewodnika. W transformatorach zaprojektowanych do wysokich częstotliwości straty są redukowane, jeśli do uzwojeń używany jest tzw. drut Litz. Jest on wykonany z wielu równoległych izolowanych przewodów o średnicy dwukrotnie większej od głębokości skóry. Wyizolowane pasma są skręcone razem, aby zwiększyć całkowitą powierzchnię skóry i zmniejszyć opór związany z efektami skórnymi.