位置矢量,力学名词。是在某一时刻,以坐标原点为起点,以运动质点所在位置为终点的有向线段。
定义
【定义】
位置矢量是在某一时刻,以坐标原点为起点,以运动质点所在位置为终点的有向线段。
说明
【说明】
①质点在参照系内选定坐标系中的位置矢量,是一根由坐标系原点指向质点所在位置的有向线段,如图的r。
②对于直角坐标系,质点的位置矢量可用x、y、z来确定,其大小为|r|=根号下(x2+y2+z2)。其方向的余弦分别为cosα=x/|r|,cosβy/|r|,cosγ=z/|r|。
与位移的区别
【与位移的区别】
位移和位矢虽然都是矢量,但二者是两个不同的概念。位矢是在某一时刻,以坐标原点为起点,以运动质点所在位置为终点的有向线段;而位移是在一段时间间隔内,从质点的起始位置引向质点的终止位置的有向线段。位矢描述的是在某一时刻运动质点在空间中的位置;而位移描述的是在某一时间间隔内运动质点位置变动的大小和方向。位矢与时刻相对应;位移与时间间隔相对应。
矢量运算
【矢量运算】
1. 矢量A和B相加定义为两矢量的和,用新矢量A+B表示。用的平行四边形法则或首尾相接法则进行
A和B相减定义为两矢量的差,用新矢量A B表示。写为A B =A +( B),按B反向再与A相加。
矢量的加(减)运算法则:
交换律 A + B = B + A
结合律 A+B-C=A+(B-C)=(A+B)-C 若已知
A = exAx + eyAy + ezAz
B = exBx + eyBy + ezBz
则
A B = (Ax Bx)ex + (Ay By) e y + (Az Bz) ez
A B =[ (Ax Bx)2 + (Ay By) 2 + (Az Bz) 2 ]1/2
2. 标量 与矢量A的乘积定义为一新矢量 A,它是A的 倍。就 >0和 <0的两种情况画出 A,有
A =fAx ex + fAyey + fAzez
3. 两矢量A和B的标量积定义为标量 ,又称为点积。其量值为两矢量的模与两矢量间夹角 (0≤ ≤180°)的余弦之积
=ABcos
特点:
(1)两矢量的点积为一标量,其正、负取决于 是锐角还是钝角;
(2)点积遵从交换律,即 ;
(3)A与B相互垂直, ,反之亦然-----两矢量正交的充要条件;
(4)A自身的点积 。
在直角坐标下A、B的点积运算:将两矢量的各分量逐项点乘。考虑单位矢量的点积关系
可得
= Ax Bx + AyBy + AzBz
矢量的点积遵循分配率
4. A和B的矢量积表示为A B,又称为叉积,定义式
A B= ABsin en
式中, 为A与B间的夹角,en是 A B的单位矢量,它与A、B相垂直,en的方向由右手定则确定。
特点:
(1)两矢量的叉积是一个矢量;
(2)叉积不遵从交换率,应是A B = (B A);
(3)A、B相平行( = 0或180°)时,A B=0,反之亦然------两矢量平行的充要条件;
(4)A自身的叉积为零,即A A=0。
在直角坐标下A、B的叉积运算,应将两矢量的各分矢量逐项叉乘。考虑到单位矢量的叉乘关系
ex ex = ey ey = ez ez =0
ex ey = ez (ey ex = ez )
ey ez = ex (ez ey = ex )
ez ex = ey (ex ez = ey )
A与B + C的叉积遵循分配率
A (B+C)=A B+A C
相对位置矢量
【相对位置矢量】
可表示空间任意两点之间的位置关系。R是以P 点为起点、P点为终点的空间矢量,它的模表示P点相对于P 点的距离,它的方向表示P点相对于P 点所处的方位,则称R为P点相对于P 点的相对位置矢量。R及模R应分别为
R = r r = (x x ) ex + (y y ) ey +( z z ) ez
R = |r r |=[ (x x )2 + (y y )2 +( z z )2 ]1/2
若考虑P 点相对于P点的相对位置矢量R ,则R 的方向是由P点指向P 点,有
R = R
任何真实的物理场,都有其产生的根源即所谓的场源,例如静止电荷是静电场的场源,恒定电流是恒定磁场的场源,等等。场源和它所产生的物理场总是与空间概念联系在一起的。以后我们将要研究的电磁场和它的源之间存在的关系,其中场源所在位置的点和需要确定场量(如电场强度矢量和磁场强度矢量)的点需要在名称和符号上加以明确的区分。场源所在位置的点简称源点,用加撇的源点坐标 (x , y , z ) 或r 表示;需要确定场量的点简称场点,用不带撇的场点坐标(x, y, z)或r表示。于是,R(或 r r )就具有了场点相对于源点的相对位置矢量的特殊含义。
至于空间普通两点的相对位置矢量,可通过加双下标予以区别,如将P2点相对于P1点的相对位置矢量记为R12,其方向是由P1点指向P2点。
相对坐标函数
【相对坐标函数】
与相对位置矢量有关的一类函数,其变量为场点与源点的坐标差。相对坐标标量函数和相对坐标矢量函数分别记为
(R) = ( r-r¢) = (x-x¢,y-y ¢, z-z ¢)
F(R) = F(r-r¢) = F (x- x¢,y-y ¢, z-z ¢)
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