15.6
线积分用于测量向量场沿一条从某一点到另一点的曲线的贡献程度。
当矢量场来源于势函数时,可应用线积分的基本定理。
换句话说,向量场 F 是一个包含两个或三个变量的势函数 g 的梯度。
该定理指出,对于此类场,沿光滑曲线的线积分仅取决于势函数在端点处的值。
因此,如果有两条不同的光滑曲线 C_1 和 C_2 连接相同的两个点,则在这两条曲线上,线积分是相同的。
因此,该线积分与路径无关,从而简化了复杂的计算过程。
在物理学中,该定理适用于重力等保守力场。当物体在这样的力场中移动时,重力所做的功等于引力沿其路径的线积分。由于引力等于势能函数的负梯度,因此该功仅取决于物体的初始和最终位置。
例如,无论一个球是垂直下落还是沿曲线路径下落,所做的功都是相同的。
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