散度和旋度的物理意义是什么?
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谈谈我的理解,欢迎指正。
散度,就是通量密度,理解散度要与通量联系起来。通量即通过一个面的某物理量(公式见下,A为某向量场),假设一球面,它的光通量就是通过球面进出的光总和,把通过球面的通量除以球体积(类比密度概念,故散度为通量密度),然后让球体积无限小,比值就是散度。散度表示每一个点到底是射出去光(源)还是吸进来光(汇)。散度是通量密度,所以散度的体积分就是通量(就是大家讲的:要知道球面光进出了多少,看看球体内有多少源和汇就知道了),即高斯定理(面积分等于体积分)。在流体力学中,速度场的散度是体积膨胀率,表示各个方向的线变形速率之和,其为0,表示在任何一个方向拉伸,必有另一个方向的压缩,表示流体不可压缩。
旋度,就是环量密度。 (感谢@王广辉的指正,散度为标量理解为密度是可行的,但是旋度是矢量,不能等价于密度,只是一种类比吧) 环量表示把某一物理量沿着一条闭曲线的路径积分,举个例子,水里有个漩涡(图1),沿着圆周关于速度的线积分就是环量,环量除以圆面积,然后让面积无限小,比值就是旋度。旋度可以理解为圆中每一个点旋转强度。旋度是环量密度,所以在圆里旋度求面积分就等于该环量(就是 @Ray WEN 讲的:要知道一捆芹菜多少根,看看捆的绳子有多长就好了),即斯托克斯公式(线积分等于面积分)。
散度,旋度是向量场的某种性质,就像是密度是物质的性质一样。



