矢量势

矢量微积分中,矢量势英语:),或称矢量位,是一个矢量场,其旋度为一给定矢量场。这情形模拟于纯量势为一纯量场,其负值梯度为一给定矢量场。

形式上,给定一矢量场 v,则矢量势为一矢量场 A 使得

若一矢量场 v 具有矢量势 A,则从等式

旋度散度为零)

可以得到

暗示了v必须是个螺线矢量场(solenoidal vector field)。

一个有意思的问题是:是否任何螺线矢量场都具有一矢量势?答案是肯定的,只要矢量势满足一些特定条件。

定理

为二次连续可微螺线矢量场。假设当 ||x|| 时,v(x) 下降得足够快。定义

那么,Av 的一个矢量势,也就是说:

这个定理的一个推广是亥姆霍兹分解,它表明任何一个矢量场都可以分解为一个螺线矢量场和一个无旋矢量场的和。

非唯一性

螺线矢量场所具有的矢量势不是唯一的。如果 Av 的一个矢量势,那么:

也是一个矢量势,其中m是任何一个连续可微的标量函数。这可以从梯度的旋度是零的事实推出。

参见

参考文献

  • Fundamentals of Engineering Electromagnetics by David K. Cheng, Addison-Wesley, 1993.
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