理论教育 高斯散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理

高斯散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:体积V内,矢量散度的体积分与矢量通量的面积分相等高斯散度定理●电流周围产生磁场的情况矢量A的旋度:rotA矢量的旋度●电通密度和磁通密度的关系斯托克斯定理注:通过电磁学中的物理现象加深矢量分析诸定理的理解。矢量A的旋度是通过矢量微分算子Δ来表示的:斯托克斯定理闭合曲线C所包围的曲面为S。

高斯散度定理、矢量旋度与斯托克斯定理

体积V内,矢量散度的体积分与矢量通量的面积分相等

高斯散度定理

电流周围产生磁场的情况

矢量A的旋度:rotA

矢量的旋度

电通密度和磁通密度的关系

斯托克斯定理

注:通过电磁学中的物理现象加深矢量分析诸定理的理解。

[1]高斯散度定理

高斯散度定理为

n0为闭合曲面S上任意一点的单位法线矢量

A·n0为闭合曲面S上的任意微小部分dS的切线矢量与单位法线矢量的内积

∇·A为闭合曲面S包围的体积V内的任意微小体积dV内矢量A的发散度

[2]矢量的旋度

矢量旋度为

A为矢量

∇为矢量的微分算子

[3]斯托克斯定理

斯托克斯定理为

A为矢量

dl为闭合曲线C上任意点处的微小线段的切线矢量(m)(www.daowen.com)

dS为闭合曲线C包围的曲面S上任意一点处的微小部分的面积

n0为闭合曲面S上任意一点的单位法线矢量

Δ×A为闭合曲面S上任意微小面积dS上的矢量旋度

高斯散度定理

闭合曲面S包围的体积为V。体积V内微小体积dV处,矢量A的散度在体积V上的积分(体积分)与闭合曲面S上微小部分dS处矢量A的法线分量在闭合曲面S上的积分(面积分)相等,这就是高斯定理。

矢量A的法线分量为其与dS的单位法线矢量的内积。

该定理揭示了面积分与体积分的关系,给出了面积分与体积分相互转换的公式。

矢量旋度

电流周围有磁场产生,此时的电流与磁场的关系可以采用矢量的旋度进行表示。矢量A的旋度是通过矢量微分算子Δ来表示的:

斯托克斯定理

闭合曲线C所包围的曲面为S。曲面S上微小部分dS上的矢量A的旋度在曲面C上的积分(面积分)与矢量A在闭合曲线C上的线积分相等,这就是斯托克斯定理。

该定理揭示了线积分与面积分的关系,给出了线积分与面积分相互转换的公式。

例题1

矢量A=2xyi-2zj-2yzk,求矢量的散度

【例题1解】

矢量A的散度为

例题2

矢量A=2xyi-2zj-2yzk,求矢量旋度

【例题2解】

矢量A的旋度为

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