場線
(重定向自磁力線)
場線是由向量場和初始點設定的軌跡。在空間裏,向量場在每一個位置,都設定了一個方向。只要按照向量場在每一個位置所指的方向來追蹤路徑,就可以素描出正確的場線。更精確地說,場線在每一個位置的切線必須平行於向量場在那一個位置的方向。
在空間內,由於,伴隨著每一個點的向量,組合起來,構成了向量場,場線可以說是一個專為向量場精心打造的顯像工具,能夠清楚地顯示出向量場在每一個位置的方向。假若向量場描述的是一個速度場,則場線跟隨的是流體的流線。在磁鐵的四周灑散鐵粉,可以清楚地顯示出磁場的磁場線。靜電荷的場線稱為電場線,從正電荷往外擴散,朝著負電荷聚集。
對於一個向量場,假若能夠完整地描述其所有的場線,那麼,這向量場在每一個位置的方向已完全地被設定了。為了同時表示出向量場的大小值,必須變化場線的數量,使得場線在任意位置的密度等於向量場在那位置的大小值,也就是說單位面積所含的場線越多,則向量場越強,反之則向量場越弱。
場線的圖案能夠用來表達某些重要的向量微積分概念。場線從某一個區域的往外擴散或往內聚斂可以表達散度。場線的螺旋圖案可以表達旋度。
雖然大多數時候,場線只是一個數學建構,在某些狀況,場線具有實際的物理意義。例如,在電漿物理學裏,處於同一條場線的電子或離子會強烈地相互作用;而處於不同場線的粒子,通常不會相互作用。
1851年,法拉第提出了場線的概念[1]。
參閱编辑
參考文獻编辑
- ^ Steven N. Shore. Forces in Physics: A Historical Perspective: A Historical Perspective. ABC-CLIO. 30 July 2008. ISBN 978-0-313-03863-1.
- Griffiths, David J. Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. 1998: 65–67 and 232. ISBN 0-13-805326-X.
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