
【電】 radial field
radial
field; a level open space; scene
【化】 field
【醫】 field; plant
徑向場(Radial Field)是矢量場的一種特殊形式,其方向始終沿着空間點的徑向方向,且大小通常與到原點的距離相關。在物理學和工程學中,該概念常用于描述電場、引力場等自然現象。以下是基于權威來源的詳細解釋:
定義與數學表達
徑向場指場向量在空間中沿半徑方向分布,數學上可表示為: $$ mathbf{F}(mathbf{r}) = f(r) cdot hat{mathbf{r}} $$ 其中,$hat{mathbf{r}}$為徑向單位向量,$f(r)$是标量函數,僅與到原點的距離$r$有關。例如,點電荷的電場$mathbf{E} = frac{kQ}{r}hat{mathbf{r}}$即為典型徑向場。
物理特性
徑向場具有球對稱性,其散度(divergence)在原點外區域可表示為: $$
abla cdot mathbf{F} = frac{1}{r} frac{partial}{partial r} left( r f(r) right) $$ 這一性質在分析電荷分布和引力場時至關重要。
應用領域
與橫向場的對比
徑向場與橫向場(Tangential Field)方向正交。例如,靜磁場常表現為橫向場,而靜電場多為徑向場。兩者疊加可描述複雜矢量場結構(來源:HyperPhysics物理教育平台,http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)。
徑向場是一個物理學和工程學中常見的術語,具體解釋如下:
若用向量表示,徑向場的場強可寫為: $$ mathbf{F} = F(r) cdot hat{r} $$ 其中,$hat{r}$是徑向單位向量,$F(r)$是僅與半徑$r$相關的标量函數(如庫侖定律中的$E = frac{kQ}{r}$)。
徑向場與切向場(如環形磁場)方向垂直,需注意區分。實際應用中,徑向對稱性簡化了物理問題的分析,例如高斯定理的運用。
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