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物理矢量都有什么 物理矢量种类大全及其应用实例解析 物理中所有矢量

在物理学中,矢量(Vector) 是具有大致(模长)和路线的物理量(与之相对的是只有大致的标量 Scalar)。它们遵循平行四边形法则(或三角形法则)进行加减运算,在坐标系中通常用分量表示。下面内容是物理学中常见的矢量分类及示例:

一、基础力学中的矢量

1. 位置矢量(( vecr} ))

  • 描述物体在空间中的位置(从原点指向该点的箭头)。
  • 2. 位移(( vecs} ) 或 ( Deltavecr} ))

  • 物体位置的变化量(起点指向终点的矢量)。
  • 3. 速度(( vecv} ))

  • 位移随时刻的变化率(( vecv} = fracdvecr}}dt} ))。
  • 4. 加速度(( veca} ))

  • 速度随时刻的变化率(( veca} = fracdvecv}}dt} ))。
  • 5. 力(( vecF} ))

  • 牛顿定律的核心(( vecF} = mveca} ))。
  • 6. 动量(( vecp} ))

  • ( vecp} = mvecv} ),描述物体运动情形的矢量。
  • 7. 冲量(( vecJ} ))

  • ( vecJ} = vecF} Delta t ),力的时刻累积效应。
  • 8. 角速度(( vecomega} ))

  • 描述旋转快慢与路线(右手定则确定路线)。
  • 9. 力矩(( vec

    au} ))

  • ( vec

    au} = vecr}

    imes vecF} ),引起转动的效应。

  • 10. 角动量(( vecL} ))

  • ( vecL} = vecr}imes vecp} ),旋转惯性的矢量描述。
  • 二、电磁学中的矢量

    1. 电场强度(( vecE} ))

  • 描述电场对电荷影响力的路线和大致(( vecF} = qvecE} ))。
  • 2. 磁感应强度(( vecB} ))

  • 描述磁场对运动电荷的影响力(洛伦兹力 ( vecF} = qvecv}imes vecB} ))。
  • 3. 电流密度(( vecJ} ))

  • 单位面积通过的电流及其路线。
  • 4. 磁场强度(( vecH} ))

  • 在介质中描述磁场的辅助矢量(( vecB} = mu vecH} ))。
  • 5. 坡印廷矢量(( vecS} ))

  • 电磁能流密度(( vecS} = frac1}mu_0} vecE}imes vecB} ))。
  • 6. 矢量势(( vecA} ))

  • 辅助描述磁场的矢量(( vecB} =
  • abla

    imes vecA} ))。

    三、波动与光学中的矢量

    1. 波矢(( veck} ))

  • 描述波传播路线,模长为波数 ( |veck}| = frac2pi}lambda} )。
  • 2. 光的偏振矢量

  • 电磁波中电场振动的路线(横波特性)。
  • 四、流体力学中的矢量

    1. 流速(( vecv} ))

  • 流体微元运动的速度场。
  • 2. 涡量(( vecomega} ))

  • ( vecomega} =
  • abla

    imes vecv} ),描述流体旋转的局部强度。

    3. 压力梯度((

    abla p ))

  • 驱动流体运动的力源(纳维-斯托克斯方程)。
  • 五、相对论中的四维矢量(闵可夫斯基时空)

    1. 四维位置矢量

  • ( (ct, x, y, z) ),统一时刻与空间坐标。
  • 2. 四维速度

  • 时空中的“速度”,满足洛伦兹变换。
  • 3. 四维动量

  • 包含能量与三维动量(( (E/c, p_x, p_y, p_z) ))。
  • 4. 电磁四维势

  • ( (phi/c, A_x, A_y, A_z) ),统一描述电磁场。
  • 六、其他重要矢量

    1. 引力场强度(( vecg} ))

  • 地球重力加速度路线竖直向下。
  • 2. 电偶极矩(( vecp} ))

  • ( vecp} = q vecd} )(电荷间距矢量)。
  • 3. 磁矩(( vecm} ))

  • 描述载流线圈或粒子的磁性路线。
  • 关键对比:矢量 vs 标量

    | 矢量(Vector) | 标量(Scalar) |

    | 位移、速度、力、动量 | 质量、时刻、温度、能量 |

    | 电场、磁场、角动量 | 电荷量、功、功率、熵 |

    | 运算制度:矢量加法/乘法 | 运算制度:代数加减乘除 |

    > 注意:某些量看似有路线,但实际是赝矢量(如角速度、磁感应强度),其路线由右手定则约定,在镜像对称下行为与真矢量不同。

    拓展资料

    矢量是构建物理学语言的核心要素,从描述运动(速度、加速度)到刻画场(电场、磁场),再到相对论时空结构,无处不在。领会矢量的本质——路线性叠加性,是掌握物理规律的关键一步。