《4矢量分析与场论讲义PPT.ppt

  1. 1、本文档共119页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
§1 场的概念(Field) 3、描述方法 二、数量场、矢量场的描述方法 2、方向导数 方向导数是数性函数 在一点处沿任意方向 对距离的变化率,它的数值与所取 的方向有关, 一般来说,在不同的方向上 的值是不同的,但 它并不是矢量。如图所示, 为场中的任意方向,M0是这个方向线上给定的一点,M为同一线上邻近的一点。 为M0和M之间的距离,从M0沿 到M的增量为 若下列极限 存在,则该极限值记作 ,称之为数量场 在M0处沿 的方向导数。 例题 方向导数与梯度的关系: 是等值面 上p1点法线方向单位矢量。它指向 增长的方向。 表示过p2 点的任一方向。 易见, 所以 即 该式表明: 即沿某一方向的方向导数就是梯度在该方向上的投影。 梯度的概念重要性在于,它用来表征数量场 在空间各点沿不同方向变化快慢的程度。 微分,即 显然,任意两点 值差为 总结:数量场梯度的性质 (1)数量场沿任一方向的方向导数等于梯度在该方向的投影。 (2)数量场在任一点的梯度垂直于过该点的等值面,且指向场增大的一方。(注意:等值面的法向有两个) (3)一个数量场的梯度(一旦)确定,则该数量场也随之确定,最多相差一个任意常数 §3 矢量场的通量与散度 1、通量 一个矢量场空间中,在单位时间内,沿着矢量场 方向通过 的流量是dQ,而dQ是以ds为底,以v cosθ为高的斜柱体的体积,即 称为矢量 通过面元 的通量。 对于有向曲面s,总可以 将s分成许多足够小的面元 , 于是 通过曲面s的通量f即为每一面元通量之和 对于闭合曲面s,通量f为 例题 如果曲面s是闭合的,并规定曲面法矢由闭合曲面内指向外,矢量场对闭合曲面的通量是: 闭合曲面的通量从宏观上建立了矢量场通过闭 合曲面的通量与曲面内产生矢量场的源的关系 散度的重要性在于,可用表征空间各点矢量场发散的强弱程度,当div ,表示该点有散发通量 直接从散度的定义出发,不难得到矢量场 在空间任意闭合曲面的通量等于该闭合曲 面所包含体积中矢量场散度的积分。 上式称为矢量场的Gauss定理。 推论2 若处处散度为0,则通量为0. 推论3 若某些点(或区域)上有散度不为0或不存 在,而在其他点上都有散度为0,则穿出包围这些点(或区域)的任一封闭曲面的通量都相等,为一常数。 电学上的高斯定理: 穿出任一封闭曲面S的电通量,等于其内各点电荷的代数和。 高斯定理 1. 矢量场的环量 定义:①线矢量l: 矢量场A中的 一条封闭的有向曲线 ②环量Г:(图2) 性质:① Г是标量 ② Г≠ 0,l 内有旋涡源 ③ Г=0,l 内无旋涡源 性质:l围成的面元法矢量 旋涡面的方向 矢量R ①在任意面元方向上的投影就给出该方向的环量面密度 ②方向为环量面密度最大的方向;模为最大环量面密度的值 ⑵ 旋度的定义 定义:固定矢量R为矢量A的旋度,记作 :rot A=R 矢量场的Helmholtz定理 空间区域V上的任意矢量场,如果它的散度、旋度和边界条件为已知,则该矢量场唯一确定,并且可以表示为一无旋矢量场和一无源矢量场的叠加,即: §0-3 矢量场的旋度 斯托克斯定理 Rotation of Vector Field, Stoke’s Theorem 1、矢量场 的环流 在数学上,将矢量场 沿一条有向闭合曲线L(即取定了正线方向的闭合曲线)的线积分 称为 沿该曲线L的循环量或流量。 2、旋度 设想将闭合曲线缩小到其内某一点附近,那么 以闭合曲线L为界的面积 逐渐缩小, 也将逐渐减小,一般说来,这两者的比值有一极限值,记作 即单位面积平均环流的极限。它与闭合曲线的形状无关,但显然依赖于以闭合曲线为界的面积法线方向 ,且通常L的正方向与 规定要构成右手螺旋法则,为此定义 称为矢量场 的旋度(rot是rotation缩写)。 旋度的重要性在于,可用以表征矢量在某点附近各方向上环流强弱的程度,如果场中处处rot 称为无旋场。 3、斯托克斯定理(Stoke’s Theor

文档评论(0)

jizi6339 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档