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向量場
來源:互聯網

向量場(vector 領域)是一種數學和物理學概念,它將空間中的每一點指派到一個向量,形成一個映射。這種映射廣泛應用于物理學領域,如風場、引力場電磁場和水流場等。

簡介

形成場的量為向量,稱該場為向量場。

在一定的單位制下,用一個實數就足以表示的物理量標量,如時間、質量、溫度等;在這里,實數表示的是這些物理量的大小。和標量不同,矢量是除了要指明其大小還要指明其方向的物理量,如速度、力、電場強度等;矢量的嚴格定義是建立在坐標系的旋轉變換基礎上的。常見的矢量場包括Maxwell場、重矢量場。

建立坐標系(x,y,z)。空間中每一點(x0,y0,z0)都可以用由原點指向該點的向量表示。因此,如果空間在所有點對應一個唯一的向量(a,b,c),那么時空中存在向量場F:(x0,y0,z0)→(a,b,c)。

定義

函數代數定義

微分流形M上的向量場X為代數C∞(M)的導子。

切叢定義

設M為光滑流形,U為M的開集,則M上的向量場X為切叢π:TM→M的一個截面,即光滑映射X:U→TM,滿足π°X=1U。

性質

設U上向量場的集為??U,則??U為實向量空間,且為??U上的模。

舉例

選用三維球坐標。如果質點位于坐標原點(0,0,0),則牛頓引力場是一個向量場;

物理中,最常用的向量場有風場、引力場、電磁場、水流場等等。

場論

在空間某一區域內,除個別點外,如果對于該區域的每一點 P 都定義了一個確定的量 f(P) ,該區域就稱為量f(P) 的場。用數學方法研究場的結構及其性質稱為場論。

標量場

形成場的量僅為數量,稱該場為標量場。

參考資料 >

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