- •Элементы теории поля.
- •Скалярное поле. Векторное поле.
- •Пример 1
- •Пример 1
- •Пример 2
- •Поток векторного поля.
- •Пример 4
- •Дивергенция векторного поля. Вычисление потока через замкнутую поверхность.
- •Пример 1
- •Циркуляция векторного поля.
- •Ротор (вихрь) векторного поля.
- •Пример 3
- •Теорема Стокса.
- •Потенциальные и соленоидные поля.
- •Свойство потенциального поля.
- •Операторы Гамильтона и Лапласа.
Операторы Гамильтона и Лапласа.
Пусть мы имеем скалярную функцию , которая в каждой точке области определена и дифференцируема, и векторную функцию .
Рассмотрим «символический символ» - который называется оператором Гамильтона. Тогда многие характеристики полей удобно записывать так:
1) Градиент поля:
2) Дивергенция векторного поля :
3) Ротор векторного поля:
4) Потенциальное поле.
Векторное поле называется потенциальным, если есть градиент некоторой скалярной функции , то есть .
Для того, чтобы поле было потенциальным необходимо и достаточно, чтобы . То есть . Итак,
Доказательство:
Пусть поле потенциально, то есть или
Или , таким образом или .
5) Соленоидальное поле.
Векторное поле называется соленоидным или трубчатым, если , то есть векторное поле, в котором отсутствуют источники. В таком поле (то есть вихрей свободно от источников)
Итак,
Доказательство:
6) Оператор Лапласа.
Найдем (2)
Символ - Оператор Лапласа
Следовательно (2):
или , то есть
Заметим, что уравнение или называется уравнением Лапласа (функция, удовлетворяющая уравнению Лапласа, называется гармонической функцией).