散度(divergence)是向量场的一个重要概念,用于描述向量场在某一点的发散程度。对于三维向量场 \( \mathbf{F} = P \mathbf{i} + Q \mathbf{j} + R \mathbf{k} \) ,其散度的计算公式为:
div \( \mathbf{F} \) =
abla \cdot \mathbf{F} =
abla_x P +
abla_y Q +
abla_z R
其中, \( \nabla_x \)、 \( \nabla_y \) 和 \( \nabla_z \) 分别是对 \( P \)、 \( Q \) 和 \( R \) 分别对 \( x \)、 \( y \) 和 \( z \) 方向的偏导数。
具体步骤如下:
1. 计算 \( P \) 对 \( x \) 的偏导数 \( \frac{\partial P}{\partial x} \)。
2. 计算 \( Q \) 对 \( y \) 的偏导数 \( \frac{\partial Q}{\partial y} \)。
3. 计算 \( R \) 对 \( z \) 的偏导数 \( \frac{\partial R}{\partial z} \)。
4. 将以上三个偏导数相加得到散度。
散度的值表示单位体积内向量场 \( \mathbf{F} \) 的源强度,正值表示源(发散源),负值表示汇(收敛源),零值表示无源(既不是源也不是汇)。
散度定理(也称为高斯定理)将散度的概念与曲面积分联系起来,提供了计算散度的另一种方法。