Az elemek a vektor elemzés

Zlementy vektor analízis

15.1. Vector területeken. Integrál és differenciális

jellemzőit vektormezők

15.1.1. Vector vonalak. differenciálegyenletek

vektor erővonalak

Definíció 1. A vektor mező egy része a tér (vagy az egész tér), ahol minden egyes pont M adott semmilyen fizikai jelenség, azzal jellemezve, hogy egy vektort mennyiséget.

Ha be a tér a derékszögű derékszögű koordináta-rendszert, a referencia vektor - mező funkciója csökken három nagyságrenddel skalár függvények:

A legegyszerűbb geometriai jellemzői vektor mezők vektor és vektorhoz vonal cső.

2. meghatározása vektor erővonalak nevezzük vonalak (görbék) minden pontban M ahol az érintő iránya egybeesik a mező irányát ezen a ponton.

Definíció 3. Vektor nevű cső felületén kialakított vektor vonalak pontokon átmenő fekvő mező egy zárt görbe, amely nem esik egybe (legalább részben) egy - line vagy vektor.

Ha a mező által megadott (1.1), az egyenlet a vektor vonalak kap egy rendszer differenciálegyenletek

Megjegyzés. Módszerek megoldására a rendszerek (1.2) (rendszerek szimmetrikus alakú) tekintik az elmélet differenciálegyenletek.

Definíció 4. Vektor mező úgynevezett lapos, ha speciálisan kiválasztott koordináta-rendszer, azt a formát:

A rendszer egyenletek (1.2) azoknak mezők a formája

és így a lapos térerősségvektor vonalak - kanyarodik fekvő párhuzamos síkban a sík Oxy.

1. példa Find a vektor mezőben (vektor = const; - a sugár vektor egy pont).

Határozat. Let; majd

.

Mi alkotják a differenciálegyenletek vonalak vektor rendszer (1.2):

.

Ez a rendszer a megoldási módja integrálható kombinációk. Az integrálható kombinációja szaporodnak a számláló és a nevező az első frakció az x. A második - y. a harmadik - a Z; adjuk hozzá a Terminusonként. Az ingatlan arányaiban megkapjuk

,

ahonnan kapjuk integrálható pályára :; integrálása, megkapjuk - az első integrált rendszer. Egy második integrálható kombinációs szorzatából a számláló és a nevező a frakció az első, a második - a, a harmadik - a; adjuk hozzá a Terminusonként megkapjuk
;

így tehát.
Így, a rendszer meghatározza, egyenletek kívánt vektor vonalak: a kör, amelyek központja a egy egyenesen átmenő származási irányába a vektor; A sík, amelyben fekszenek merőleges egyenes vonal.

Példa 2. Keresse meg a vektor mágneses erővonalak végtelen áramvezető.

Határozat. Hisszük, hogy a vezetőt tengelyének irányába Oz. és ugyanabban az irányban folyik. A vektor a mágneses mező által létrehozott áram, ahol - az áramvektor, - a sugár vektor egy pont; - távolság a tengelye a vezető előtt a pont előtt M. Van továbbá az egyenlet (1,2 ¢) formájában :, ahol - a vektor vonalak körök központja a tengely Oz.

15.1.2. Az áramlási mező vektort

1. meghatározása a vektor mező fluxust

Nézzük a vektor mezőt, ahol a nyúlványok - folytonos függvények bizonyos régió (V). Tekintsünk egy sima (szakaszonként sima) kétoldalú orientált felületi (S) (azaz a kiválasztott kétoldalas felülete sík normális irányú).

Definíció. II anyagáram vektor területen keresztül kétirányú irányuló felületet (S) nevezzük felületi integrálja az első fajta a felület (ek):

Itt, - egységnyi vektor merőleges a kiválasztott oldalon (S); DS - felületének az elem (S).

Megjegyzés. Abban az esetben, egy zárt felület orientált kormányzott normális belsejében régió (V), a külső. Az oldalán a pozitív irányban a normál nevezzük pozitív oldala a felület.

A áramlás tud adni a belépés után át felületi integrálok az első és a második típus:

ahol - azaz - a vetítési terület Oyz síkon. Oxz. Oxy rendre.

Mi a vektor mező
Példa. Számítsuk ki az áramlási vektor mező - a sugár vektor egy pont) az egész felületén hengeres jobb forgású egy H magassága és egy bázis R sugarú (lásd 1. ábra) ..