對於三維空間的一個向量場,它其實是具有整體性的,而旋度與散度看起來是區域性的,但卻也可以反映出整體性。比如一個點電荷的電場,它在某一點上有一個奇點,所以它的散度處處為零,但在點電荷所在的地方是一個狄拉克函式,所以在整體上來說,我們不可以說點電荷產生的電場的向量場處處為零。
當一個向量場的旋度等於零的時候,它可以存在一個標量勢,我們可以把這個向量場寫成是某一個函式的微分,這個函式相當於是這個向量場的勢能函式。所以,定義旋度的好處是我們可以判斷一個向量場是否是保守場,它的勢函式是否存在。
另外一方面,綜合起來考慮,當一個向量場的旋度與散度確定下來以後,這個向量場也就被唯一確定了。從某種意義上來說,旋度反映的是向量場在切向的變化,比如磁場是有旋的,它的旋度反應了產生這個磁場的電流的情況。而散度反映的是向量場在法向的變化,具體你可以看看點電荷的電場就知道了,在切向,點電荷的電場強度是相等的,而在法向,點電荷的電場強度有一個衰減,這就是散度不為零引起的。
旋度與散度只不過是數學工具,是為了方便計算而引進的,如果不定義這些東西,我們也可以用微分運算元來慢慢表示,也是可以的。本質上這裡的東西只有一個,那就是求導數。
對於三維空間的一個向量場,它其實是具有整體性的,而旋度與散度看起來是區域性的,但卻也可以反映出整體性。比如一個點電荷的電場,它在某一點上有一個奇點,所以它的散度處處為零,但在點電荷所在的地方是一個狄拉克函式,所以在整體上來說,我們不可以說點電荷產生的電場的向量場處處為零。
當一個向量場的旋度等於零的時候,它可以存在一個標量勢,我們可以把這個向量場寫成是某一個函式的微分,這個函式相當於是這個向量場的勢能函式。所以,定義旋度的好處是我們可以判斷一個向量場是否是保守場,它的勢函式是否存在。
另外一方面,綜合起來考慮,當一個向量場的旋度與散度確定下來以後,這個向量場也就被唯一確定了。從某種意義上來說,旋度反映的是向量場在切向的變化,比如磁場是有旋的,它的旋度反應了產生這個磁場的電流的情況。而散度反映的是向量場在法向的變化,具體你可以看看點電荷的電場就知道了,在切向,點電荷的電場強度是相等的,而在法向,點電荷的電場強度有一個衰減,這就是散度不為零引起的。
旋度與散度只不過是數學工具,是為了方便計算而引進的,如果不定義這些東西,我們也可以用微分運算元來慢慢表示,也是可以的。本質上這裡的東西只有一個,那就是求導數。