Teoria pola (fizyka)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Teoria pola (fizyka) - dział fizyki wypracowujący metody badania oraz badający pola fizyczne, czyli obszary w których występują zjawiska fizyczne. Fizycy matematyzując problem opisują te zjawiska poprzez przypisanie każdemu punktowi przestrzeni matematycznego obiektu, co odpowiada określeniu pewnej funkcji na przestrzeni, w której występuje pole.

Pola dzieli się ze względu na rodzaj funkcji:

  • pole skalarne (np. temperatura, ciśnienie, potencjał elektryczny) - każdemu punktowi przypisuje liczbę;
  • pole wektorowe (prędkość płynięcia cieczy, natężenie pola elektrycznego)
  • pole tensorowe (naprężenia w ciałach)
  • inne - obiekt matematyczny.

Zazwyczaj to samo pole fizyczne można opisywać polami różnego typu np. pole elektryczne można opisywać przez potencjał elektryczny lub przez natężenie pola elektrycznego.

Różniczkowe operatory pola[edytuj | edytuj kod]

Współczesna fizyka opisuje pola i zależności zachodzące między wielkościami używając operatorów różniczkowych. Używanymi operatorami różniczkowymi są:

  1. gradient - który przekształca pole skalarne na pole wektorowe, wskazując kierunek największego wzrostu pola skalarnego,
  2. dywergencja - która polu wektorowemu przyporządkowuje pole skalarne, które określa źródła i ujścia pola wektorowego (przepływu, pola elektrycznego)
  3. rotacja - przypisuje polu wektorowemu inne pole wektorowe, które jeśli jest różne od zera oznacza istnienie zawirowań w przepływie (jeśli pole pierwotne jest przepływem).

Przykładem wyrażenia praw fizycznych z użyciem operatorów różniczkowych są równania Maxwella.

Przedstawianie graficzne pól[edytuj | edytuj kod]

Pola skalarne obrazuje się często poprzez połączenie liniami/powierzchniami punktów o takiej samej wartości, np. punkty o takim samym potencjale grawitacyjnym (linie ekwipotencjalne).

Pola wektorowe obrazuje się poprzez rysowanie linii stycznych do wektora pola np. linie pola magnetycznego lub elektrycznego.