决定写这样一篇文章对我自己而言是个极大的挑战,如此抽象的概念,对于高中磁场都没怎么的我,诶!
虽然考研还未涉及场这个概念,但是其主要的载体梯度,散度,旋度,那时从来都不缺席的,所以这也是一块重要的知识!本着知识完整性的角度,我希望你能迎难而上,尽力而为吧!将做过的题总结总结,是你写本篇文章的目的!
需要讨论:
1.梯度场
2.散度场
3.旋度场
4.有势场,保守场,无旋场
写在前:重点不是去写具体的计算怎么算,我希望你能够从宏观角度进行把握
首先是场的概念:若对全空间或其中某一区域V中每一点M,都有一个数量或者向量与之对应,则称在V上给定了一个数量场或者向量场。
M的位置可以由坐标确定,故对于数量场,等于总是给定了一个数量函数u(x,y,z)
对于向量场,等于总是给定了一个向量函数u(x,y,z)=P(x,y,z)i +Q(x,y,z)j +R(x,y,z)k
1.梯度场
运算的对象是数量,运算的结果是向量
从上面分析可知,梯度场是一个向量场,因为梯度是方向导数最大值的方向。
举例子来说,现在有一座山,山的陡峭程度程度是不一样的,那么经过梯度的运算,山上的每一点都会形成一个向量,它告诉你:在这个点处最陡的方向是哪个方向,而向量的大小则代表了这个最陡的方向到底有多陡。
2.散度场
散度的运算对象是向量,运算的结果是数量
故散度场是一个数量场
如果现在我们考虑在任何一个点(或者说这个点的周围极小的一块区域),在这个点上,向量场的发散程度,如果是正的,代表这些向量场是往外散出的。如果是负的,代表这些向量场是往内集中的。
举例来说,我们知道,黑洞可以吸收它周围的一切物质,包括光线,这时,所以的一切都往这中心汇聚,此时散度值为负。
而如果一个恒兴不断塌缩最终变成爆炸变成超新星的过程中,物质都离中间而去,此时散度值为正。
3.旋度场
旋度的运算对象是向量,运算的结果也是向量。
表示曲线,流体等旋转程度的量,
想象这是大海中的旋涡,考虑现在它有多大的可能想把船给掀翻,也不知道理解对不对。
4.有势场,保守场,无旋场
在这里还需要附上一个求势函数的方法:
(1)首先判断是有势场
(2)根据P Q R与u(x,y,z)关于偏导数的关系列式子求解,这里就是之前平面与路径无关理论中求原函数的方法!
以例题说明。
例1:source:1000题chapter6
分析:有势场说明旋度为0,就可以计算出a,b
势函数就是求原函数,此处用的是凑的手法,有点技巧性,需多做题积累!
总结:对于不熟悉的知识,不要恐惧,你会发现,计算还是蛮简单的是不是??