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微积分下册:通量与散度

时间:2023-11-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:给定一向量场其中,函数P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)具有一阶连续偏导数,则称为向量场A在点(x0,y0,z0)处的散度,记作divA(x0,y0,z0).一般地,就表示A在场中任一点(x,y,z)处的散度.第二类曲面积分称为向量场A通过曲面Σ流向指定侧的通量.通量的向量形式是其中,n是曲面Σ在点(x,y,z)处的单位法向量.对向量场A,若将这里的Σ看成高斯公式中区域Ω的边界(

微积分下册:通量与散度

给定一向量场

其中,函数P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)具有一阶连续偏导数,则称为向量场A在点(x0,y0,z0)处的散度,记作divA(x0,y0,z0).

一般地,就表示A在场中任一点(x,y,z)处的散度.

第二类曲面积分称为向量场A通过曲面Σ流向指定侧的通量.

通量的向量形式是

其中,n是曲面Σ在点(x,y,z)处的单位法向量.

对向量场A,若将这里的Σ看成高斯公式中区域Ω的边界(闭)曲面,且按高斯公式,Σ取外侧,则有

右端表示在单位时间内离开区域Ω的流量.假设流体是稳定流动且不可压缩的,因此,在流体离开区域Ω的同时,在Ω内部就应该由流体的“源头”产生出同样多的流体来补充,所以高斯公式的左端可解释为分布在Ω内的源头在单位时间内所产生的流量.(www.xing528.com)

例3 求向量场r=xi+yj+zk的通量,其中曲面分别为:

(1)穿过圆锥x2+y2≤z2(0≤z≤h)的底(向上).

(2)穿过圆锥x2+y2≤z2(0≤z≤h)的侧表面(向外).

解 设Σ1,Σ2及Σ分别为此圆锥的底面、侧面及全表面,则穿过全表面向外的通量为

 (1)穿过底面向上的通量为

(2)穿过侧表面向外的通量为

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