球、柱坐标系下的旋度、散度公式(附:拉梅系数的定义)
直角坐标系
球坐标系
柱坐标系
正文
梯度(以下表达式使用爱因斯坦求和约定简化符号表示):
旋度:$\nabla\times\vec{A}=\dfrac{1}{h_{1}h_{2}h_{3}}\begin{vmatrix}h_{1}\vec{e}{1} & h{2}\vec{e}{2} & h{3}\vec{e}{3}\dfrac{\partial}{\partial x{1}} & \dfrac{\partial}{\partial x_{2}} & \dfrac{\partial}{\partial x_{3}} \h_{1}A_{1} & h_{2}A_{2} & h_{3}A_{3}\end{vmatrix}$
散度:
拉普拉斯算符:
附:拉梅系数的定义
(直接把我矢量微积分系列的内容拿过来了)
考虑直角坐标系
直角坐标系下的弧微分
定义拉梅系数为
以球坐标系
- 沿
方向的弧微分: ,表示沿径向的方向长度变化 - 沿
方向的弧微分: ,表示 确定的情况下,沿 方向的弧长变化 - 沿
方向的弧微分: ,表示 和 确定的情况下,沿 方向的弧长变化 - 可以看到
表示的是坐标变化, 表示的是对应的是其实际的距离变化,拉梅系数是坐标变化与物理空间量之间的桥梁
在正交曲线坐标系中,拉梅系数的平方构成度规张量的对角元素:
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