Конев В.В.  Скалярные и векторные поля

| Словарь | Калькулятор | Тесты | Задачи и упражнения |
| Циркуляция. Поток. Дивергенция | Ротор. Типы полей. Системы координат |
Понятие поля
      Понятие поля имеет важное значение для описания процессов, изучаемых в таких областях физики как электродинамика, гидромеханика или механика сплошных сред. Различают скалярные и векторные поля.
     Если каждой точке  P  некоторой области  D  пространства поставлено в соответствие значение скалярной функции  , то говорят, что в области  D  задано скалярное поле  .
     Другими словами, под скалярным полем    понимается скалярнае функция   положения точки, заданная в некоторой области пространства. В прямоугольной системе координат положение точки описывается ее декартовыми координатами  xyz  и, следовательно, задание скалярного поля    равносильно заданию скалярной функции    трех переменных. В частности, функция    определяет скалярное поле в пространстве с выколотым началом координат.
     Простейшим примером скалярного поля является температурное поле неоднородно нагретого тела, поскольку каждой точке тела можно поставить в соответствие определенное значение температуры.
     Задание векторного поля в области  D  означает, что в этой области определена векторная функция
положения точки в пространстве.
     Например, уравнение
описывает векторное электрическое поле точечного заряда  q  в точке  P, где  k  – постоянный множитель;  r  – вектор, проведенный из точки расположения заряда в точку  P. Если заряд расположен в начале координат, то  r  представляет собой радиус-вектор точки  P;    – расстояние от заряда до точки наблюдения;    – единичный вектор в направлении радиус-вектора.
     Поля, не зависящие от времени, называются стационарными. Например, смещение точки колеблющейся струны из положения равновесия зависит не только от положения этой точки, но и от времени. Поэтому такое смещение представляет собой одномерное нестационарное скалярное поле.
Другие примеры скалярных полей:
  • Плотность распределения заряда.
  • Плотность распределения массы.
  • Потенциал системы заряженных частиц
  • Гравитационный потенциал системы тел.
  • Давление в жидкой или газообразной среде, в которой распространяется звуковая волна, зависит от положения точки в пространстве и является скалярным полем.
Другие примеры векторных полей:
  • Сила, действующая на единичный положительный заряд со стороны других зарядов. (Напряженность электрического поля.)
  • Сила, действующая на движущийся заряд со стороны других движущихся зарядов. (Индукция магнитного поля.)
  • Сила гравитационного притяжения.
  • Скорость потока движущейся жидкости.