叠加原理英文解释翻译、叠加原理的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 principle of superposition
【化】 principle of superposition; superposition principle
分词翻译:
加的英语翻译:
add; append; increase; plus; tot; tote
【医】 add; adde; addition; admov.
原理的英语翻译:
elements; philosophy; principium; principle; theory
【化】 principle
【医】 mechanism; principle; rationale
【经】 ground work; principle
专业解析
叠加原理(Superposition Principle)是物理学和工程学中的一个基础概念,尤其在波动现象和线性系统分析中至关重要。其核心含义是指:对于一个线性系统,由多个独立激励源共同作用所产生的总响应,等于每个激励源单独作用时所产生的响应之和。
核心含义详解(汉英对照)
-
系统线性 (System Linearity - 系统线性性):
- 叠加原理成立的前提是系统本身是线性的。这意味着系统满足齐次性 (Homogeneity) 和可加性 (Additivity)。
- 齐次性: 如果输入
x(t)
产生输出 y(t)
,那么输入 a * x(t)
(a
为常数)将产生输出 a * y(t)
(来源:Oxford Reference)。
- 可加性: 如果输入
x1(t)
产生输出 y1(t)
,输入 x2(t)
产生输出 y2(t)
,那么输入 x1(t) + x2(t)
将产生输出 y1(t) + y2(t)
(来源:American Physical Society Glossary)。
- 满足这两个性质的系统称为线性系统 (Linear System)。
-
响应叠加 (Response Superposition - 响应叠加):
- 当多个独立的激励源(如力、电压、波源等)同时作用于一个线性系统时,系统产生的总响应(如位移、电流、合成波等)等于每个激励源单独作用时(其他激励源为零)所产生的响应分量之和(来源:IEEE Standards Dictionary)。
- 数学表达:若激励源
f1
产生响应 r1
,激励源 f2
产生响应 r2
,则激励源 f1 + f2
作用于同一线性系统产生的总响应为 r_total = r1 + r2
。
-
独立性 (Independence - 独立性):
- 叠加原理的关键在于各个激励源的作用是相互独立的。一个激励源的存在不会改变或影响另一个激励源单独作用时产生的响应(来源:Encyclopedia Britannica)。
主要应用领域
- 波动学 (Wave Theory - 波理论): 解释声波、光波(电磁波)、水波等的干涉现象。两列或多列波在空间某点相遇时,该点的合振动(位移或场强)等于各列波单独存在时在该点引起的振动的矢量和(来源:Physics Classroom)。
- 电路分析 (Circuit Analysis - 电路分析): 用于分析包含多个独立源(电压源、电流源)的线性电路。总电流或电压可通过计算每个独立源单独作用(其他电压源短路、电流源开路)时的响应,然后叠加得到(来源:Khan Academy Electrical Engineering)。
- 量子力学 (Quantum Mechanics - 量子力学): 量子态满足叠加原理,一个量子系统可以同时处于多个本征态的线性组合中(来源:Stanford Encyclopedia of Philosophy)。
- 结构力学 (Structural Mechanics - 结构力学): 在小变形和线弹性材料假设下,结构在多个载荷作用下的总位移或应力等于各载荷单独作用下的位移或应力之和(来源:MIT OpenCourseWare Mechanics of Materials)。
数学基础
叠加原理本质上是线性微分方程或线性算子理论的一个直接结果。线性微分方程的解满足叠加性:若 y1(x)
和 y2(x)
是方程的解,则它们的任意线性组合 c1*y1(x) + c2*y2(x)
(c1
, c2
为常数)也是该方程的解(来源:Wolfram MathWorld)。
网络扩展解释
叠加原理(Superposition Principle)是物理学、数学和工程学中的核心概念,指多个独立作用在系统上的因素(如力、波、场等)共同作用时,系统的总响应等于各因素单独作用时响应的线性叠加。以下是其核心要点:
1. 基本定义
叠加原理成立的前提是系统具有线性特性,即满足以下两个条件:
- 齐次性(Homogeneity):若输入放大 ( k ) 倍,输出也放大 ( k ) 倍,即 ( f(kx) = kf(x) )。
- 可加性(Additivity):若输入为 ( x_1 + x_2 ),则输出为 ( f(x_1) + f(x_2) )。
数学表达式为:
$$
f(amathbf{x} + bmathbf{y}) = a f(mathbf{x}) + b f(mathbf{y})
$$
其中 ( a, b ) 为常数,( mathbf{x}, mathbf{y} ) 为输入量。
2. 典型应用领域
物理学
- 经典力学:多个力作用在同一物体时,合力等于各分力的矢量和。
- 波动学:两列波相遇时,总位移是各波单独位移的代数和(如水面波、声波)。
- 电磁学:电场和磁场的叠加(如多个电荷产生的总电场)。
电路分析
线性电路中,多个电源共同作用时,各支路的电流/电压等于各电源单独作用时的代数和(基尔霍夫定律的应用)。
量子力学
量子态叠加是量子系统的核心特性,例如粒子可同时处于多个状态的叠加(如双缝实验中电子的干涉现象)。
3. 限制条件
叠加原理仅适用于线性系统。若系统存在非线性因素(如大变形、材料非线性、相对论效应等),叠加原理失效。例如:
- 非线性光学:强激光与介质作用时,极化响应不再与电场强度成正比。
- 经典混沌系统:微小扰动可能导致结果不可叠加。
4. 与“独立性”的关系
叠加原理强调各因素的独立作用,即一个因素的存在不影响另一个因素的作用效果。例如:
- 电路中,关闭一个电压源不会影响其他电源的电流分配。
- 声波在空气中传播时,不同频率的波互不干扰(忽略非线性效应时)。
叠加原理是线性系统的普适规律,广泛应用于简化复杂问题的分析(如分解多力作用、多源电路等)。但在非线性领域(如湍流、量子纠缠等),需采用更复杂的理论模型。
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