Елементите на вектор анализ

Zlementy анализ вектор

15.1. Vector полета. Интеграл и диференциал

характеристики на векторни полета

15.1.1. Векторни линии. диференциални уравнения







вектор силови линии

Определение 1. поле Вектор е част от пространството (или цялото пространство), в която всяка точка М даден физически феномен, характеризиращ се с количество вектор.

Ако бъде внесен в пространството на картезианската правоъгълна координатна система, на вектор справка - функцията поле се намалява до три заповеди на скаларни функции:

Най-простият геометричните характеристики векторни полета са вектор и вектор линия тръба.

2. Определяне вектор силови линии се наричат ​​линии (криви) при всяка точка М, където посоката на допирателна съвпада с посоката на поле в този момент.

Определение 3. вектор, наречен тръба повърхност, образувана от векторни линии, минаващи през точките, разположени в областта на затворена крива, която не съвпада (поне частично) с - линия или вектор.

Ако полето е дадено от (1,1), уравнението на векторни линии е дадена система на диференциални уравнения

Забележка. Методи за решаване на системи (1.2) (системи в симетрична форма) се считат в теорията на диференциални уравнения.

Определение 4. поле Вектор се нарича плосък ако специално подбрана координатна система, тя има следния вид:

Системата от уравнения (1.2) за тези области има формата

и по този начин вектор линии плосък поле - то криви лежат в равнини, успоредни на равнината Oxy.

Пример 1. Виж областта на вектор (вектор = CONST - радиус на вектора на точка).

Решение. Нека; след това

.







Ние образуват диференциални уравнения на линии векторна система (1.2):

.

Тази система е метод за решаване интегрируеми комбинации. За интегрируеми комбинация умножаване на числителя и знаменателя на първата фракция на х. вторият - от у. третата - на Z; добавите израза със срок. Чрез собственост на пропорции получаваме

,

от които се получи интегрируеми комбинация :; интегрирането му, ние получаваме - първият интеграл на системата. Вторият интегрируеми комбинация, получена чрез умножаване на числителя и знаменателя на фракцията за първата, втората - на, третият - за; добави срока по план, ние получаваме
;

по този начин, следователно.
По този начин, системата определя уравнения желаните векторни линии: кръговите центрове, които са на една права линия, преминаваща през началото на посоката на вектора; равнината, в която те се намират, перпендикулярна на права линия.

Пример 2. Намерете най-векторни магнитните силови линии безкраен Настоящият диригент.

Решение. Ние вярваме, че проводникът е насочено по оста Oz. и в същата посока протича ток. Векторът на магнитното поле, генерирано от тока, е мястото, където - текущия вектор, - радиус вектора на точка; - разстояние от оста на проводника преди точката М. Трябва освен това уравнение (1.2 ¢) под формата :, където - с вектора линии са кръгове центрове на оста Oz.

15.1.2. вектор поле потока

1. Определяне на вектор поле поток

Нека разгледаме поле вектор, където проекциите - непрекъснатост в някои региони (V). Да разгледаме гладка (по части гладка) двустранно ориентирани повърхност (S) (т.е. с избрания двустранен повърхността него нормална посока).

Определение. Поток поле II вектор чрез двупосочна ориентирана повърхност (S) се нарича повърхност неразделна от първи вид на повърхността (S):

Тук - единица вектор нормална към избраната страна (S); DS - повърхността на елемента (S).

Забележка. В случай на затворена повърхност е ориентирана насочи нормално в област (V) към външната страна. Страната с положителната посока на нормалата се нарича положителната страна на повърхността.

За поток може да се получи след влизането през повърхността интеграли на първия и втория тип:

където - това е - зона проекция на Oyz равнина. Oxz. Oxy съответно.

Какво е поле вектор
Пример. Изчислява вектор областта на потока - радиус вектора на точка) през цялата повърхност на прав кръгов цилиндър с височина Н и основа радиус R (виж Фигура 1) ..