calculus

旋度(向量微积分)

向量场的旋度衡量局部旋转。∇×F 给出一个指向旋转轴方向、大小与旋转速率成正比的向量。

R3\mathbb{R}^3F\vec{F}旋度本身也是一个向量场,通过形式上的外积计算:

×F=(F3yF2z, F1zF3x, F2xF1y).\nabla \times \vec{F} = \left(\frac{\partial F_3}{\partial y} - \frac{\partial F_2}{\partial z},\ \frac{\partial F_1}{\partial z} - \frac{\partial F_3}{\partial x},\ \frac{\partial F_2}{\partial x} - \frac{\partial F_1}{\partial y}\right).

大小衡量局部旋转率;方向为旋转轴(右手定则)。

满足 ×F=0\nabla \times \vec{F} = \vec{0} 的场称为无旋场——梯度(保守)场恒为无旋。旋度非零代表存在局部环流。

斯托克斯定理将旋度的面积分等同于沿边界对 F\vec{F} 所作的线积分。应用于电磁学(麦克斯韦–法拉第定律)、流体力学(涡度)与空气动力学。