calculus

Divergenz (Vektoranalysis)

Die Divergenz eines Vektorfelds misst den netto „abfließenden" Fluss an jedem Punkt. ∇·F > 0 bedeutet eine Quelle; < 0 eine Senke. Grundlegend für Strömungsmechanik und Elektromagnetismus.

Die Divergenz ist eine skalare Operation auf einem Vektorfeld F=(F1,F2,F3)\vec{F} = (F_1, F_2, F_3) im R3\mathbb{R}^3:

F=F1x+F2y+F3z\nabla \cdot \vec{F} = \frac{\partial F_1}{\partial x} + \frac{\partial F_2}{\partial y} + \frac{\partial F_3}{\partial z}

Physikalische Bedeutung: (F)(p)(\nabla \cdot \vec{F})(p) misst die netto abfließende Rate von F\vec{F} pro Volumeneinheit am Punkt pp.

  • >0> 0: netto Quelle (sich ausbreitendes Fluid, positive Ladungsdichte).
  • <0< 0: Senke.
  • =0= 0: inkompressibles Feld (Wasser, das ohne Kompression strömt).

Der Divergenzsatz (Satz von Gauß) verbindet die Divergenz über einem Bereich mit dem Fluss durch dessen Rand — einer der vier großen Sätze der Vektoranalysis. Er liegt der Strömungsmechanik, dem Elektromagnetismus (Maxwell-Gleichungen) und der Wahrscheinlichkeitsstromdichte in der Quantenmechanik zugrunde.