물리량과 매개변수, 스칼라와 벡터량, 스칼라와 벡터장

스칼라 및 벡터 물리량

물리학의 주요 목표 중 하나는 관찰된 현상의 패턴을 확립하는 것입니다. 이를 위해 다양한 사례를 검토할 때 물리적 현상의 과정을 결정하는 특성과 물질 및 환경의 특성 및 상태를 소개합니다. 이러한 특성으로부터 적정물리량과 매개변수량을 구별할 수 있다. 후자는 소위 매개변수 또는 상수로 정의됩니다.

실제 양은 현상과 과정을 결정하고 환경과 조건의 상태와 독립적으로 존재할 수 있는 현상의 특성을 의미합니다.

여기에는 예를 들어 전하, 전계 강도, 유도, 전류 등이 포함됩니다. 이러한 양으로 정의되는 현상이 발생하는 환경과 조건은 이러한 양을 주로 양적으로만 변경할 수 있습니다.

매개변수란 매질과 물질의 속성을 결정하고 양 자체 간의 관계에 영향을 미치는 현상의 특성을 의미합니다. 그들은 독립적으로 존재할 수 없으며 실제 크기에 대한 행동에서만 나타납니다.

파라미터에는 예를 들어 전기 및 자기 상수, 전기 저항, 보자력, 잔류 인덕턴스, 전기 회로 파라미터(저항, 컨덕턴스, 커패시턴스, 장치의 단위 길이 또는 부피당 인덕턴스) 등이 포함됩니다.

매개변수의 값은 일반적으로 이 현상이 발생하는 조건(온도, 압력, 습도 등)에 따라 달라지지만 이러한 조건이 일정하면 매개변수는 해당 값을 변경하지 않고 유지하므로 상수라고도 합니다. .

수량 또는 매개변수의 양적(숫자) 표현을 해당 값이라고 합니다.

물리량은 두 가지 방법으로 정의할 수 있습니다. 일부는 숫자 값으로만 ​​정의되고 다른 일부는 숫자 값과 공간의 방향(위치)으로 정의할 수 있습니다.

첫 번째는 질량, 온도, 전류, 전하, 작업 등과 같은 양을 포함합니다. 이러한 양을 스칼라(또는 스칼라)라고 합니다. 스칼라는 단일 숫자 값으로만 ​​표현할 수 있습니다.

벡터라고 하는 두 번째 수량에는 길이, 면적, 힘, 속도, 가속도 등이 포함됩니다. 우주에서의 행동.

예(기사의 Lorentz 힘 전자기장 강도):

스칼라 수량과 벡터 수량의 절대 값은 일반적으로 라틴 알파벳의 대문자로 표시되는 반면 벡터 수량은 값 기호 위에 대시 또는 화살표로 작성됩니다.

스칼라 및 벡터 필드

필드를 특징짓는 물리적 현상의 유형에 따라 필드는 스칼라 또는 벡터입니다.

수학적 표현에서 필드는 각 지점이 숫자 값으로 특성화될 수 있는 공간입니다.

이러한 장의 개념은 물리 현상을 고려할 때에도 적용될 수 있으며, 어떤 장이 공간으로 표현될 수 있으며, 각 지점에서 주어진 현상(장의 근원)으로 인해 특정 물리량에 미치는 영향이 설정됩니다. . 이 경우 필드에는 해당 값의 이름이 지정됩니다.

따라서 열을 방출하는 가열된 물체는 지점이 온도로 특징지어지는 필드로 둘러싸여 있으므로 이러한 필드를 온도 필드라고 합니다. 정지 전하에 대한 힘의 영향이 감지되는 전기로 대전된 물체를 둘러싼 필드를 전기장 등이라고 합니다.

따라서 가열된 물체 주변의 온도장은 온도는 스칼라로만 나타낼 수 있기 때문에 스칼라장이며, 전하에 작용하는 힘으로 특징지어지고 공간에서 일정한 방향을 갖는 전기장을 벡터장이라고 한다.

스칼라 및 벡터 필드의 예

스칼라 필드의 전형적인 예는 가열된 물체 주변의 온도 필드입니다. 이러한 필드를 정량화하기 위해 이 필드 그림의 개별 지점에서 이러한 지점의 온도와 동일한 숫자를 입력할 수 있습니다.

그러나 이러한 필드 표현 방식은 어색하다. 그래서 그들은 보통 이렇게 합니다. 온도가 같은 공간의 지점이 같은 표면에 속한다고 가정합니다.이 경우 이러한 표면을 동일한 온도라고 부를 수 있습니다. 이러한 표면과 다른 표면의 교차점에서 얻은 선을 등온선 또는 등온선이라고 합니다.

일반적으로 이러한 그래프를 사용하는 경우 등온선은 동일한 온도 간격(예: 100도마다)으로 실행됩니다. 그런 다음 주어진 지점에서 선의 밀도는 필드의 특성(온도 변화율)을 시각적으로 나타냅니다.

스칼라 필드의 예(Dialux 프로그램에서 조도 계산 결과):

스칼라 필드의 예에는 중력장(지구 중력 필드)과 전하가 부여된 물체 주변의 정전기장이 포함됩니다. 이러한 필드의 각 지점은 잠재적인.

각 필드를 형성하려면 일정량의 에너지를 소비해야 합니다. 이 에너지는 사라지지 않고 필드에 축적되어 볼륨 전체에 분산됩니다. 그것은 잠재적이며 질량이나 하전된 물체가 그 안에서 움직일 때 필드 포스 작업의 형태로 필드에서 반환될 수 있습니다. 따라서 필드는 작업을 수행할 수 있는 필드의 능력을 결정하는 잠재적 특성에 의해 평가될 수도 있습니다.

에너지는 일반적으로 필드의 부피에 고르지 않게 분포되기 때문에 이 특성은 필드의 개별 지점을 나타냅니다. 필드 포인트의 전위 특성을 나타내는 양을 전위 또는 전위 함수라고 합니다.

정전기장에 적용될 때 가장 일반적인 용어는 "전위"이고 자기장에 적용될 때 "전위 기능"입니다.때때로 후자는 에너지 함수라고도 합니다.

잠재력은 다음과 같은 특성으로 구별됩니다. 필드의 값은 연속적이며 점프하지 않고 지점마다 변경됩니다.

필드 포인트의 포텐셜은 단위 질량 또는 단위 전하를 주어진 지점에서 해당 필드가 없는 지점(필드의 이 특성은 0)으로 이동할 때 필드 힘에 의해 수행된 작업의 양에 의해 결정됩니다. 필드의 작용이 0인 지점에서 필드의 주어진 지점으로 단위 질량 또는 전하를 전달하기 위해 필드 힘에 대항하는 작용에 소비되어야 합니다.

일은 스칼라이므로 포텐셜도 스칼라입니다.

포인트가 잠재적 값으로 특징지어질 수 있는 필드를 잠재적 필드라고 합니다. 모든 잠재 필드는 스칼라이므로 «잠재력»과 «스칼라»라는 용어는 동의어입니다.

위에서 논의한 온도장의 경우와 마찬가지로 어떤 전위장에서도 동일한 전위를 갖는 많은 지점을 찾을 수 있다. 전위가 같은 점이 있는 면을 등전위라고 하고 도면 평면과의 교차점을 등전위선 또는 등전위라고 합니다.

벡터 필드에서 개별 지점에서 해당 필드를 특성화하는 값은 원점이 지정된 지점에 있는 벡터로 나타낼 수 있습니다. 벡터 필드를 시각화하기 위해 각 점의 접선이 해당 점을 특징 짓는 벡터와 일치하도록 그려진 구성 선에 의지합니다.

서로 특정 거리에 그려진 필드 라인은 공간에서 필드 분포의 특성에 대한 아이디어를 제공합니다(라인이 더 두꺼운 영역에서 벡터 양의 값이 더 크고 라인이 빈도가 낮으면 값이 그보다 작습니다.)

에디 및 에디 필드

필드는 필드를 정의하는 물리량의 형태뿐만 아니라 본질적으로 다릅니다. 즉, 비혼합 병렬 제트로 구성된 비회전일 수 있습니다(때때로 이러한 필드를 층류, 즉 계층화라고 함). 또는 와류(난기류).

특성 값에 따라 동일한 회전 필드는 스칼라 전위 및 벡터 회전이 될 수 있습니다.

스칼라 전위는 장에 분포된 에너지에 의해 결정되는 경우 정전기장, 자기장 및 중력장이 될 것입니다. 그러나 같은 장(정전기장, 자기장, 중력장)은 그 안에 작용하는 힘에 의해 특징지어지는 경우 벡터입니다.

소용돌이가 없는 또는 전위 필드는 항상 스칼라 전위를 가집니다. 스칼라 포텐셜 함수의 중요한 특성은 연속성입니다.

전기 현상 분야에서 볼텍스 필드의 예는 정전기 필드입니다. 소용돌이의 예는 전류가 흐르는 도선의 두께인 자기장입니다.

소위 혼합 벡터 필드가 있습니다. 혼합 필드의 예는 전류가 흐르는 컨덕터 외부의 자기장입니다(이러한 컨덕터 내부의 자기장은 에디 필드입니다).