极向–环向分解

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Template:NoteTA向量分析中,极向–环向分解(英文:poloidal–toroidal decomposition)是亥姆霍兹分解的一个受限制的形式,常用于螺线向量场球坐标系下的分析,如磁场不可压缩流体等。[1]考虑一个三维向量场F满足

𝐅=0,

可以被表示为一个轴矢量场(toroidal vector field)和一个极矢量场(poloidal vector field)的和:

𝐅=𝐓+𝐏=×Ψ𝐫+×(×Φ𝐫),

其中𝐫是球坐标(r,θ,ϕ)中的径向矢量,纵场𝐓

𝐓=×Ψ𝐫

Ψ(r,θ,ϕ)为一标量场,[2]横场𝐏

𝐏=××Φ𝐫

Φ(r,θ,ϕ)为一标量场。Template:Sfn这一向量分解法是对称的,因为纵场的旋度是横场,而横场的旋度是纵场。Template:Sfn纵场与球心在原点的球面相切

𝐫𝐓=0,Template:Sfn

而横场的旋度同样地与这些球面相切

𝐫(×𝐏)=0.Template:Sfn

若标量场ΨΦ的平均值在任意半径为r的球面上都等于零,则这一分解方式是唯一的。Template:Sfn

另见

脚注

Template:Reflist

参考资料