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散度的物理意義,散度的幾何意義

  • 物理
  • 2023-07-24

散度的物理意義?簡單來說散度就是密度。密表示聚集的意思,散表示分開的意思,二者意思本來是相反的。下邊U可理解為電壓,E可理解為電場強(qiáng)度。以三維空間為例,梯度算符?帶有三個方向的偏導(dǎo),且需要把方向i,j,k寫在偏導(dǎo)旁邊,那么,散度的物理意義?一起來了解一下吧。

場強(qiáng)的散度是什么

簡單來說散度就是密度。密表示聚集的意思,散表示分開的意思,二者意思本來是相反的。

下邊U可理解為電壓,E可理解為電場強(qiáng)度。

以三維空間為例,梯度算符?帶有三個方向的偏導(dǎo),且需要把方向i,j,k寫在偏導(dǎo)旁邊,因此梯度算符本身有向量的特征。梯度算符作用于標(biāo)量勢函數(shù)U(x,y,z)將會得到一租搭個向量場函數(shù)E(x,y,z),這個向量場函數(shù)類比于梯度向量場函數(shù)。

電場E實(shí)際對應(yīng)電荷面密度,但E是個向量,方向?yàn)榇颂帨y試正電荷的受力方向。

梯度算符?點(diǎn)積作用于一個向量場函數(shù)E(x,y,z),得到的標(biāo)量叫散度。若把E理解為電場強(qiáng)度,此時散度可對應(yīng)電荷體密度,電荷體密度是個標(biāo)量。

假設(shè)當(dāng)前環(huán)境存在渦旋電場E(x,y,z)。則梯度算符叉積作用于向量場E(x,y,z),得到旋度。旋度是個向量,它實(shí)際對應(yīng)單位面積的環(huán)輪乎量。旋度點(diǎn)積一個向量面元得到一個標(biāo)量(這個向量面元的方向取面元法向),這個標(biāo)量即為當(dāng)前面元上的環(huán)量。

用渦旋電場舉例有點(diǎn)不妥。改用磁場向量H舉例。電生磁:I=環(huán)路積分∫H·dl=面積分∫?×H·dA。環(huán)路積分∫H·dl所得結(jié)果叫環(huán)量。旋度叉積作用于磁場H得到一個旋度向量,旋度向量是什么呢?這個旋度向量是單位面積的磁場環(huán)量。

▽F與▽·F的區(qū)別

散度和旋度分別是:

散度(divergence)可用于表征空間各點(diǎn)矢量場發(fā)散的強(qiáng)弱程度,物理上,散度的意義是場的有源性。當(dāng)div F>0 ,表示該點(diǎn)有散發(fā)通量的正源(發(fā)散源);當(dāng)div F<0 表示該點(diǎn)有吸收通量的負(fù)源(洞或匯);當(dāng)div F=0,表示該點(diǎn)無源。

旋度是向量分析中的一個向量祥空昌算子,可以虧指表示三維向量場對某一點(diǎn)附近的微元造成的旋轉(zhuǎn)程度。 這個向量提供了向量場在這一點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)。旋度向量的方向表示向量場在這一點(diǎn)附近旋轉(zhuǎn)度最大的環(huán)量的旋轉(zhuǎn)軸,它和向量旋轉(zhuǎn)的方向滿足右手定則。

旋度的物理意義

設(shè)想將閉合曲線縮小到其內(nèi)某一點(diǎn)附近,那么以閉合曲線L為界的面積也將逐漸減小.一般說來,這兩者的比值有一極限值,即記作單位面積平均環(huán)流的極限。

它與閉合曲線的形狀無關(guān),但顯然依賴于以閉合曲線為界的面積法線方向且通常L的正方向與規(guī)定要構(gòu)成右手螺旋法則。旋度的重要性在于,可用通過研究表征矢量在某點(diǎn)附近各方向上環(huán)流謹(jǐn)扒強(qiáng)弱的程度,進(jìn)而得到其單位面積平均環(huán)流的極限的大小程度。磁場是有旋場,靜電場是無旋場。

高斯公式成立的條件

散度是標(biāo)量,物理意義為通量源密度.對場(電場磁場等)而言散度為零,說明是無源枯做場;散度不為零時,則說明是有源場(有正源或負(fù)源)

旋度是矢量;其物理意義為告跡環(huán)量密度.對沒友衡場(電場磁場等)而言旋度為零,說明是無旋場;旋度不為零時,則說明是有旋場.

旋度的物理意義

散度定理是高斯定理在物理中的實(shí)際應(yīng)用,它經(jīng)常應(yīng)用于矢量分析中。

意義:矢量場的散度在體積τ上的體積分等于矢量場在限定該體積的閉合曲面s上的面積分。

內(nèi)容:

在靜電學(xué)中,表明在閉合曲鎮(zhèn)租面內(nèi)的電荷之和與產(chǎn)生的電場在該閉合曲面上的電通量積分之間的關(guān)系。 高斯定律(Gauss' law)表明在閉合曲面內(nèi)的電荷分布與產(chǎn)生的電場之間的關(guān)系。高斯定律在靜電場情況下類比于應(yīng)用在磁場學(xué)的安培定律,而二者都被集中在麥克斯韋方程組中。因?yàn)閿?shù)學(xué)上的相似性,高斯定律也可以應(yīng)用于其雀旅散它由反平方定律決定的物理量,例如引力或者輻照度。

理解:

在靜電學(xué)中,表明在閉合曲面內(nèi)的電荷之和與產(chǎn)生的電場在該閉合曲面上的電通量積分之間的關(guān)系。 高斯定律(Gauss' law)表明在閉合曲面內(nèi)頃氏的電荷分布與產(chǎn)生的電場之間的關(guān)系。高斯定律在靜電場情況下類比于應(yīng)用在磁場學(xué)的安培定律,而二者都被集中在麥克斯韋方程組中。因?yàn)閿?shù)學(xué)上的相似性,高斯定律也可以應(yīng)用于其它由平方反比律決定的物理量,例如引力或者輻照度。

渦度和散度的物理意義

場強(qiáng)的散度,等李猜于其體電荷密度除以介電常數(shù)

這是麥畢擾純克斯韋方程組的第手咐一個方程

也稱為高斯定律的微分形式

ps 我學(xué)的不好,答錯別怪我

以上就是散度的物理意義的全部內(nèi)容,物理上,散度的意義是場的有源性。當(dāng)div F>0 ,表示該點(diǎn)有散發(fā)通量的正源(發(fā)散源);當(dāng)div F<0 表示該點(diǎn)有吸收通量的負(fù)源(洞或匯);當(dāng)div F=0,表示該點(diǎn)無源。

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