《矢量分析与场论》笔记
参考:①《矢量分析与场论(第四版)》谢树艺。②《糕等电动力学》——03正交曲线坐标系 - 知乎。
第一章 矢量分析
要点
第二章 场论
有势场
有势场 :
定理:线单连域内 有势场 = 无旋场
有势场=>无旋场:;无旋场=>有势场:Stocks公式
管形场
定义:。管形场即无源场。
定理:面单连域内 管形场为另一个场的旋度场
充分性:;
必要性:构造
调和场
定义:既是管形场由是有势场。
调和场 的势函数 满足 ,即拉普拉斯方程:
如此的函数 被称为调和函数。
第三章 哈密顿算子
利用哈密顿算子引入数性算子 ,可作用于标量和矢量。
有如下公式:
不严谨的推导方法:乘法项将两个因子分别固定为常量,然后将常量通过各种手段移动到 的前面。
有如下推论:
第四章 梯度、散度、旋度与调和量在正交曲线坐标系中的表示式
利用双射 来表示空间中的每一个点。显然这时函数 均是单值函数。 与 两平面相交的曲线即为 的坐标曲线。坐标曲线的正切向单位矢量即为单位矢量(此单位矢量是在直角坐标系意义下的)。正交曲线坐标系中处处三个单位矢量相互垂直。
拉梅系数
的微小坐标曲线段满足:
定义拉梅系数 。即有 。
神奇的发现:
正交曲线坐标系的单位矢量
显然沿着坐标曲线正切向,且 。故有
易见 即为 的夹角,于是又有:
各量在正交曲线坐标系中的表示
梯度 满足:
根据②提供的几何手段,可以得到
严格推导过程利用如下结论: