
【化】 Coulomb gauge
coulomb
【医】 coulomb; weber
norm; standard
【计】 convertion; specification
【医】 Cannon; canon
【经】 norm
库仑规范(Coulomb gauge)是电磁学中规范固定的一种常用方式,其核心要求是矢量势的散度为零(∇·A=0)。在汉英词典视角下,其定义为:
库仑规范(Coulomb gauge)
电磁理论中一种规范条件,通过规定矢量势A 的散度为零(∇·A=0)来唯一确定电磁势。该规范下,标量势φ 满足泊松方程 ∇²φ = -ρ/ε₀,其解直接对应静电场库仑定律形式,故得名。其优势在于简化静电场的计算,并使电磁场的横纵分量分离明晰。
散度条件
数学表述为 $ abla cdot mathbf{A} = 0$。此约束消除了矢量势中的纵向分量,仅保留横向部分,使磁场计算简化为 $mathbf{B} = abla times mathbf{A}$ 。
标量势的物理性
标量势 φ 直接由电荷分布 ρ 决定:
$$
abla phi = -frac{rho}{varepsilon_0} $$
解为 $phi(mathbf{r}) = frac{1}{4pivarepsilon_0} int frac{rho(mathbf{r}')}{|mathbf{r}-mathbf{r}'|} dmathbf{r}'$,与静电场库仑势形式一致 。
特性 | 库仑规范 | 洛伦兹规范 |
---|---|---|
条件 | ∇·A=0 | $partial_mu A^mu = 0$ |
势方程 | φ 满足泊松方程 | A, φ 耦合为达朗贝尔方程 |
显协变性 | 非显协变 | 洛伦兹协变 |
适用场景 | 静电场、非相对论辐射 | 相对论性电磁场 |
Griffiths, D. J. Introduction to Electrodynamics (4th ed.), Pearson, 2013. 第10章详述规范理论中库仑规范的应用 。
Jackson, J. D. Classical Electrodynamics (3rd ed.), Wiley, 1999. 第6章论证规范条件与场唯一性关系 。
Cohen-Tannoudji, C., et al. Photons and Atoms, Wiley, 1989. 第I章分析量子化电磁场中库仑规范的作用 。
注:库仑规范在量子场论中亦称为“辐射规范”(radiation gauge),因其天然分离静态场与辐射场分量。
库仑规范(Coulomb gauge)是电磁学中用于描述电磁场的一种规范条件,属于经典电动力学和量子电动力学中的基本概念。它的核心作用是通过限制电磁势的自由度,简化麦克斯韦方程的求解过程。
库仑规范的条件为:矢势A的散度为零,即 $$
abla cdot mathbf{A} = 0 $$ 这一条件消除了矢势(mathbf{A})中的纵向分量(即与传播方向平行的部分),仅保留横向分量。此时,标势(phi)满足泊松方程: $$
abla phi = -frac{rho}{epsilon_0} $$ 其解可直接对应静电场的库仑势形式,因此得名“库仑规范”。
在静磁场分析中,库仑规范使(mathbf{A})的方程简化为: $$
abla mathbf{A} = -mu_0 mathbf{J} $$ 结合边界条件可直接求解磁场分布。而在量子力学中,库仑规范常用于定义光子的极化状态(仅横光子存在)。
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