电磁场与电磁波第5讲旋度和旋度定理零恒等式亥姆霍兹定理.ppt_第1页
电磁场与电磁波第5讲旋度和旋度定理零恒等式亥姆霍兹定理.ppt_第2页
电磁场与电磁波第5讲旋度和旋度定理零恒等式亥姆霍兹定理.ppt_第3页
电磁场与电磁波第5讲旋度和旋度定理零恒等式亥姆霍兹定理.ppt_第4页
电磁场与电磁波第5讲旋度和旋度定理零恒等式亥姆霍兹定理.ppt_第5页
已阅读5页,还剩30页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

FieldandWaveElectromagnetic电磁场与电磁波 第5讲 2 作业情况 1班 人合计 人情况 3 P 2 15 4 Review 1 GradientofaScalarField 2 DivergenceofaVectorField 3 DivergenceTheorem 5 Maintopic 1 CurlofaVectorField 2 Stokes sTheorem 3 TwoNullIdentities 4 Helmholtz sTheorem 6 7 8 1 矢量场的环量 矢量场A沿有向闭合曲线l的线积分称为矢量场A沿该曲线的环量 以 表示为 0 0 0 如 如何显示源的分布特性 矢量场的旋度 9 称为矢量A对于方向en的环量强度 注意 在每一点P处都有无穷多的方向环量 且大小可能不等 10 1 CurlofaVectorField Flowsource vortexsource vortexsink the net circulation SincecirculationasdefinedinEq isalineintegralofadotproduct itsvalueobviouslydependsontheorientationofthecontourCrelativetothevectorA Inordertodefineapointfunction whichisameasureofthestrengthofavortexsource wemustmakeCverysmallandorientitinsuchawaythatthecirculationismaximum 11 Inwords Eq statesthatthecurlofavectorfieldA denotedbycurlAor A isavectorwhosemagnitudeisthemaximumnetcirculationofAperunitareaastheareatendstozeroandwhosedirectionisthenormaldirectionoftheareawhentheareaisorientedtomakethenetcirculationmaximum Thecomponentof Ainanyotherdirectionauisau A whichcanbedeterminedfromthecirculationperunitareanormaltoauastheareaapproacheszero 12 2 旋度 概念在某点 旋度矢量的方向是使矢量A具有最大环量强度 环路所围面积的方向 的方向 其大小等于对该矢量方向的最大环量强度 记为 式中 en为旋度方向上的单位矢量 此式表明 矢量场的旋度大小可以认为是包围单位面积上的闭合曲线的最大环量 代表了 旋度 源的强度 绕任意方向的方向环量 旋度与该方向单位矢量的点积 投影 其方向为当面积的取向使得环量呈最大时 该面积的法线方向 右手定则 13 直角坐标系 球坐标系 柱坐标系 14 旋度运算规则 15 Example2 21 P57 58 16 Acurl freevectorfieldiscalledanirrotationaloraconservativefield Adivergencelessfieldiscalledasolenoidalfield 17 2 Stokes sTheorem Thesurfaceintegralofthecurlofavectorfieldoveranopensurfaceisequaltotheclosedlineintegralofthevectoralongthecontourboundingthesurface Stokes stheoremconvertsasurfaceintegralofthecurlofavectortoalineintegralofthevector andviceversa Italwaysimpliesanopensurfacewitharim Weremindourselvesherethatthedirectionsofdlandds an followtheright handrule 18 Example2 22 P60 19 20 3 TwoNullIdentities Thecurlofthegradientofanyscalarfieldisidenticallyzero theexistenceofVanditsfirstderivativeseverywhereisimpliedhere 3 1IDENTITYI AconversestatementofIdentityIcanbemadeasfollows ifavectorfieldiscurl free thenitcanbeexpressedasthegradientofascalarfield if then Anirrotational aconservative vectorfieldcanalwaysbeexpressedasthegradientofascalarfield 21 Thedivergenceofthecurlofanyvectorfieldisidenticallyzero 3 2IDENTITYII AconversestatementofIdentityIIisasfollows ifavectorfieldisdivergenceless thenitcanbeexpressedasthecurlofanothervectorfield Adivergencelessfieldisalsocalledasolenoidalfield Solenoidalfieldsarenotassociatedwithflowsourcesofsinks Thenetourwardfluxofasolenoidalfieldthroughanyclosedsurfaceiszero andthefluxlinescloseuponthemselves if then 22 4 Helmholtz sTheorem Inprevioussectionswementionedthatadivergencelessfieldissolenoidal andacurl freefieldisirrotational Wemayclassifyvectorfieldsinaccordancewiththeirbeingsolenoidaland orirrotational 1 solenoidalandirrotational Example Astaticelectricfieldinacharge freeregion 3 solenoidalandrotational Example Asteadymagneticfieldinacurrent carryingconductor 2 irrotationalbutnotsolenoidal Example Astaticelectricfieldinachargeregion 4 Neithersolenoidalnorirrotational Example Anelectricfieldinachargedmediumwithatime varyingmagneticfield 23 Themostgeneralvectorfieldthenhasbothanonzerodivergenceandanonzerocurl andcanbeconsideredasthesumofasolenoidalfieldandanirrotationalfield Helmholtz sTheorem Avectorfield vectorpointfunction isdeterminedtowithinanadditiveconstantifbothitsdivergenceanditscurlarespecifiedeverywhere Inanunboundedregionweassumethatboththedivergenceandthecurlofthevectorfieldvanishatinfinity Ifthevectorfieldisconfinedwithinaregionboundedbyasurface thenitisdeterminedifitsdivergenceandcurlthroughouttheregion aswellasthenormalcomponentofthevectorovertheboundingsurface aregiven Hereweassumethatthevectorfunctionissingle valuedandthatitsderivativesarefiniteandcontinuous 24 Thedivergenceofavectorisameasureofthestrengthoftheflowsourceandthatthecurlofavectorisameasureofthestrengthofthevortexsource Whenthestrengthsofboththeflowsourceandthevortexsourcearespecified weexceptthatthevectorfieldwillbedetermined Thus wecandecomposeageneralvectorfieldFintoanirrotational conservative partFiandasolenoidalpartFs BecauseofTwoNullIdentities 25 位于某一区域中的矢量场 当其散度 旋度以及边界上场量的切向分量或法向分量给定后 则该区域中的矢量场被惟一地确定 已知散度和旋度代表产生矢量场的源 可见惟一性定理表明 矢量场被其源及边界条件共同决定的 F r 矢量场的惟一性定理 26 若矢量场F r 在无限区域中处处是单值的 且其导数连续有界 源分布在有限区域V 中 则当矢量场的散度及旋度给定后 该矢量场F r 可以表示为 式中 亥姆霍兹定理 27 Example2 23 p65 Givenavectorfunction F ax 3y c1z ay c2x 2z az c3y z a Determinetheconstantc1 c2andc3ifFisirrotational b DeterminethescalarpotentialfunctionVwhosenegativegradientequalstoF 28 29 1 ProductsofVectors 2 OrthogonalCoordinateSystems CartesianCoordinates Positionvector ArbitraryVectorA summary 30 Dotproduct Crossproduct Differentiallength Differentialvolume Differentialsurface 31 3 GradientofaScalarField 4 DivergenceofaVectorField 5 DivergenceTheorem 32 6 CurlofaVectorField 7 Stokes sTheorem 8 TwoNullIdentities if then if then 33 位于某一区域中的矢量场 当其散度 旋度以及边界上场量的切向分量或法向分量给定后 则该区域中的矢量场被惟一地确定 已知散度和旋度代表产生矢量场的源 可见惟一性定理表明 矢量场被其源及边界条件共

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论