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散度和斯托克斯定理
2.15
散度定理指出,矢量场在体积内的散度积分等于该矢量场通过包围该体积的表面的通量。
要理解这一点,可以考虑流体在管道中平稳流动时的速度场。如果在其表面打一个小孔,流体便会从小孔流出。此时,该孔附近的速度场具有正的散度。
单位时间内从管道流出的流体总量等于整个管道体积内速度的净散度。
斯托克斯定理指出,向量场旋度在闭合曲面上的曲面积分等于该向量场沿该曲面边界的线积分。
矢量的旋度表示该矢量沿闭合回路的环流。在表面,相邻回路的环流方向相反,相互抵消。因此,净环流仅存在于回路边缘周围。
散度与斯托克斯定理是格林定理在更高维度上的变体。 它们也是微积分基本定理的推广。 散度定理和斯托克斯定理在某种程度上彼此相似; 散度定理与向量的点积有关,而斯托克斯则与向量的旋度有关。 物理和工程中的许多应用都利用了散度和斯托克斯定理,并使我们能够以积分形式和微分形式写出许多物理定律。 每个定理在流…