通量的意思、通量的詳細解釋
通量的解釋
[flux] 流體、粒子或能(如輻射能)通過已知面的速率
中子通量
光通量
詞語分解
- 通的解釋 通 ō 設有阻礙,可以穿過,能夠達到:通風。通天。通氣。通宵。通行。通過。通衢。貫通。四通八達。曲徑通幽。 懂得,徹底明了:通曉。通徹。通今博古。通情達理。 傳達:通令。通訊。通報。通告。通知。通緝。
- 量的解釋 量 á 确定、計測東西的多少、長短、高低、深淺、遠近等的器具:量具。量杯。量筒。量角器。 用計測器具或其他作為标準的東西确定、計測:計量。測量。量度。量體溫。 估計,揣測:估量。思量。打量。 質 量
專業解析
在漢語詞典中,“通量”是一個具有明确科學内涵的術語,其核心含義指單位時間内通過某一特定面積或空間的某種物理量的數量或強度。它主要用于描述物理場(如力場、能量場)中某種屬性在空間中的流動或分布狀況。以下從不同角度闡釋其含義:
一、基本定義與核心概念
- “通”: 意指“通過”、“穿過”、“流通”。
- “量”: 意指“數量”、“總量”、“物理量”。
- 組合義: 兩者結合,“通量” 即指“通過某個指定截面的總量”。它強調的是一個動态的、流動的過程,關注的是在特定時間内穿越特定界面的累積效應。
二、作為專業術語的擴展含義(物理學領域)
在物理學中,“通量”是一個極其重要的基礎概念,常指代以下幾種具體物理量:
-
矢量場通量 (Flux of a Vector Field): 這是最核心的含義。指一個矢量場(如電場(vec{E})、磁場(vec{B})、流速場(vec{v}))穿過一個假想曲面(S) 的淨量度。數學上定義為矢量場在該曲面上的面積分:
$$ Phi = iint_S vec{F} cdot dvec{A} $$
其中(vec{F}) 是矢量場,(dvec{A}) 是曲面(S) 上的面積元矢量(方向通常取曲面法線方向)。結果是一個标量。例如:
- 電通量 (Electric Flux):(Phi_E = iint_S vec{E} cdot dvec{A}),描述電場線穿過曲面的淨條數。
- 磁通量 (Magnetic Flux):(Phi_B = iint_S vec{B} cdot dvec{A}),描述磁感線穿過曲面的淨條數,是電磁感應現象(法拉第定律)的核心物理量。
- 體積流量/質量流量 (Volumetric/Mass Flux): 在流體力學中,指流體(速度場(vec{v}))穿過曲面的體積或質量速率。例如,通過管道橫截面的體積流量(Q = iint_S vec{v} cdot dvec{A})。
-
标量場通量 (Flux of a Scalar Field): 有時也指标量場(如粒子數密度(n)、能量密度(u))的流動。其通量通常定義為該标量乘以攜帶它的矢量場(如速度(vec{v}))再作面積分。例如:
- 粒子通量 (Particle Flux):(Phi_n = iint_S n vec{v} cdot dvec{A}),表示單位時間通過單位面積的粒子數。
- 能流密度/能通量 (Energy Flux Density): 描述能量通過單位面積的速率(如坡印廷矢量(vec{S}) 的模)。
三、應用場景
“通量”概念廣泛應用于:
- 電磁學: 麥克斯韋方程組的核心概念之一,用于描述電場和磁場的性質及其相互作用(如高斯定律、法拉第電磁感應定律)。
- 流體力學: 描述流體(液體、氣體)的流動特性,計算流量、分析連續性。
- 熱力學與傳熱學: 描述熱量傳遞的速率(熱通量)。
- 粒子物理與核物理: 描述粒子束的強度(粒子通量)。
- 環境科學: 描述物質(如污染物、碳)在環境介質(水、大氣、土壤)中的遷移速率。
四、總結
在漢語語境下,“通量”一詞從字面理解強調“通過的量”,其科學内涵則精确地定義為“描述某種物理量在單位時間内垂直通過單位面積(或特定曲面)的強度或總量”。它是連接物理場源與其空間分布、動态傳遞的關鍵橋梁,是物理學及相關工程領域不可或缺的基礎概念。
權威參考來源:
- 《現代漢語詞典》(第7版): 對“通量”作為科學術語的基本定位。商務印書館出版。
- 《辭海》(第七版): 提供更詳細的科學解釋和應用背景。上海辭書出版社出版。
- 中國大百科全書出版社《物理學》卷: 對各類通量(如磁通量、電通量)有深入、權威的定義和闡述。
- 國家科學技術術語審定委員會 (CNTERM): 發布的标準物理學名詞中明确界定“通量 (flux)”及其相關術語。
網絡擴展解釋
“通量”(Flux)是一個廣泛應用于物理學、工程學和數學中的概念,通常描述某種物理量通過特定表面或區域的流動速率或總量。以下是其核心含義及不同領域的解釋:
1. 基本定義
通量是向量場通過某一表面的總量的度量。例如:
- 流體力學:水流通過管道的體積流量(單位時間内的體積)。
- 電磁學:電場或磁場穿過某一閉合曲面的總“線數”(如電場線、磁感線)。
2. 數學表達式
通量的數學定義為向量場與面積分的點積:
$$
Phi = iint_S mathbf{F} cdot dmathbf{A}
$$
- $mathbf{F}$:向量場(如電場、流速場);
- $dmathbf{A}$:面積微元的法向量;
- 點積運算$cdot$表示僅計算場垂直于表面的分量。
3. 不同領域的應用
電磁學
- 電通量:電場$mathbf{E}$通過閉合曲面的通量,與高斯定律相關,公式為$PhiE = oint mathbf{E} cdot dmathbf{A} = Q{text{内}}/varepsilon0$($Q{text{内}}$為内部電荷)。
- 磁通量:磁場$mathbf{B}$通過面積$A$的通量,$Phi_B = B cdot A costheta$,單位為韋伯(Wb)。
流體力學
- 體積通量:流體通過單位面積的體積流量,如管道流量$Q = v cdot A$($v$為流速,$A$為截面積)。
- 質量通量:單位時間通過單位面積的流體質量,$dot{m} = rho v A$($rho$為密度)。
熱力學
- 熱通量:單位時間通過單位面積的熱能,公式為$q = -k
abla T$($k$為導熱系數,$
abla T$為溫度梯度)。
4. 單位
不同通量的單位各異:
- 電通量:$text{V·m}$(伏特·米);
- 磁通量:$text{Wb}$(韋伯);
- 體積通量:$text{m}/text{s}$(立方米每秒);
- 熱通量:$text{W}/text{m}$(瓦特每平方米)。
5. 核心意義
通量是描述守恒量傳輸的關鍵工具,如質量、能量、電荷的流動。例如:
- 電場的高斯定律表明,閉合曲面的電通量與内部電荷量成正比;
- 流體連續性方程中,通量守恒對應質量守恒。
如果需要具體領域的深入解釋(如量子力學中的概率通量),可進一步說明方向。
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