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卷曲


卷曲的矢量场,表示卷曲(F)del xF(删除xF)(本作品中使用的符号),定义为矢量领域大小等于每个点的最大“环流”并且对于每个点垂直于该循环平面定向。更多准确地说del xF(删除xF)是每单位循环的极限值地区.书面明确地,

 (del xF)·n ^^=lim_(A->0)(¼_CF·ds)/A,
(1)

其中右侧是线积分围绕无穷小的面积区域A类允许通过限制过程收缩到零n个^^是该区域的单位法向量。如果del xF=0,则该字段称为无旋的领域.符号德尔 被称为“纳布拉“或”德尔."

旋度的物理意义矢量场是给定内容的“旋转”量或角动量空间区域。它产生于流体力学和弹性理论。这也是基本的在电磁学理论中,它出现在四个麦克斯韦方程中的两个方程中,

del xE(删除xE)=-(部分B)/(部分)
(2)
del xB(删除xB)=mu_0J+epsilon_0mu_0(部分E)/(部分),
(3)

此处使用了MKS单位,E类表示电场,B类是磁场,μ_0是称为渗透率的比例常数自由空间,J型是电流密度,以及ε_0是另一个比例常数,称为自由空间的介电常数。一起用另外两个麦克斯韦方程组,这些公式几乎描述了所有电磁学的经典和相对论性质。

笛卡尔坐标,旋度已定义通过

 del xF=((partialF_z)/(partialy)-(partial F_y)/。
(4)

这为采用符号提供了动机del x(删除x)为了卷发,自从口译德尔 作为梯度操作人员del=(部分/部分x,部分/部分,部分/局部z),交叉积梯度运算符的“具有F类由提供

 del xF=|x^y^z^^;部分/(partialx)部分/(partialy)部分/;F_x F_y F_z|,
(5)

这正是方程式(4). 更优雅的配方旋度由矩阵算子方程给出

 del xF=[0-部分/(partialz)部分/(partialy)
(6)

(雅培2002)。

卷曲可以类似地定义为任意正交曲线的协调使用

 F=F_1u_1^^+F_2u_2^^+F_3u_3^^
(7)

并定义

 h_i=|(partial)/(partialu_i)|,
(8)

作为

del xF(删除xF)=1/(h1h_2h_3)|h1u_1^^h2u_2^^h3u_3^^;部分/(partialu_1)部分/(pertialu_2)部分/;h1F_1 h2F_2 h3F_3|
(9)
=1/(h2h_3)[部分/(partialu_2)(h3F_3)-部分/。
(10)

旋度可以从矢量场张量场作为

 (del xA)^α=ε^(alphamunu)A_(nu;mu),
(11)

哪里ε(ijk)置换张量“;”表示协变的导数.


另请参见

卷曲定理,曲线坐标,分歧,梯度,拉普拉斯语,矢量导数,向量拉普拉斯算子

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工具书类

Abbott,P.(编辑)。“贸易伎俩。”数学杂志。 8, 516-522, 2002.Arfken,G.“卷曲,del x(删除x)“§1.8英寸数学物理学家方法,第三版。佛罗里达州奥兰多:学术出版社,第42-47页,1985Kaplan,W.《向量场的卷曲》第3.5节高级微积分,第4版。马萨诸塞州雷丁:Addison-Wesley,第186-187页,1991年。莫尔斯,下午。和Feshbach,H.《卷曲》方法理论物理第一部分。纽约:McGraw-Hill,第39-42页,1953年。谢伊,H.M.公司。分区,梯度、卷曲和所有这些:向量微积分的非正式文本,第三版。新建约克:W.W。诺顿,1997年。

参考Wolfram | Alpha

卷曲

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“卷曲”来自数学世界--A类Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/Curl.html

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