第零章第三节
河北师范大学重点建设课程
三度在坐标系中的表
示及一些重要公式
§ 3 三度在坐标系中的表示及一些重要公式
一, 矢量微分算子 ( 哈密顿算子 )
x y ze e ex y z
? ? ?? ? ? ?
? ? ?
r r r
rze e erz? ?
? ? ?? ? ? ?
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11
s inre e er r r?? ? ? ?
? ? ?? ? ? ?
? ? ?
r r r
二、柱坐标、球坐标与直角坐标的关系
柱坐标与直角坐标的关系
球坐标与直角坐标的关系
三,, 三度, 在坐标系中的具体表示形
式 四、关于“三度”的一些常用公

复合函数的
三度公式
? ? dff u udu? ? ??
? ? dAA u u
du
? ? ? ??
rr
? ? dAA u u du? ? ? ? ?
rr
积分变换公式
高斯公式
斯托克斯公式
? ? ? ???????S V V AdVdVASdA ???? )(
? ? ? ?????????L S S ASdSdAldA ?????? )()(
利用混合
积公式
格林公式
第一公式
第二公式
积分变换的一般规则
?? ???????? SV SddV ??????? )( 2
?? ????????? SV SddV ?)()( 22 ????????
?? ??? SV SddV ? ?? ???? LS ldSd ??
?? ?? SV SddV ???
ASdAdV
SV
??? ???? ??
TSdTdV
SV
??? ???? ??
?? ??? LS ldSd ?? ??
?? ????? LS AldASd ???? )(
?? ????? LS TldTSd ???? )(
一般变换规则证明
证,任取常矢量 点乘上式两端 Cr
? ? ? ?VVd V C A d V A C? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???r r r r左
VSd V A d S A? ? ? ???
r r r?1。
? ? ? ?SSd S A C C d S A? ? ? ? ???r r r r r r蜒=
? ?SLd S A d l A? ? ? ? ??? rr r r?2。
证,任取常矢量点乘上式两端
? ? ? ? ? ?SSC d S A d S A C??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????r r r r r r左
? ? ? ?LLA C d l C d l A? ? ? ? ? ??? rrr r r r蜒
)( CA ?????
矢量微分算符常用公式
? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?1。
3。
? ? ? ? ? ?A B A B B A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r rr r r4。
? ? ? ? ? ?A B A B A B? ? ? ? ? ? ? ?r r rr r r5。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?A B B A B A A B A B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r r r rr r r r r6。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?A B A B A B B A B A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r r r rr r r r r7。
? ? ? ?212A A A A A? ? ? ? ? ? ? ?r r r r8。
? ? ? ? 2A A A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r r9。
? ?0,0A?? ? ? ? ? ? ? ? ?r10。
2。 AAA ??? ???????? ??? )(
仅证明 7式
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?A B A B A B B A B A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r r r rr r r r r
? ? ? ? ? ?a b c a c b a b c? ? ? ? ? ?r r rr r r r r r
? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?
C C C
C C C
A B A B A B
A B A B A B
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?
?
? ? ? ? ? ? ? ? ???
r r rr r r
r r rr r r
CA
r ar ? br Br cr
? ? ? ? ? ?CCA B A B A B? ? ? ? ? ? ? ?r r rr r r证,
? ? ? ? ? ? ? ?C C C CA B B A B A B A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r r rr r r r同理
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?A B A B A B B A B A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?r r r r rr r r r r去掉脚标
微分运算
矢量运算
§ 4 函数与点电荷密度
?
? ?
? ? ? ?
0
1
a
a
xa
xa
xa
x a d x x a d x
?
?
?
??
??
? ? ?
?? ?
?? ??
? ??
??
?
? ? ? ?
?? ??
? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?
0 0 0 0
0 0 0
0 0 02
1
1
sin
x x x x y y z z
r r z z
r
rr
r
? ? ? ?
? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ?
?
? ? ? ? ?
? ? ? ?
? ? ? ?
rr
一维
三维
? ?0 1V x x d V? ??? rr
? ? ? ? 2 31 1 1,,44 rr x x r x x r x xrr?? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
rr r r r r r r
电动力学中一个重要的函数形式
0r ? 1
r? ? ?
3 3 3
1 1 1 1 1
4 4 4 4V S S S
r r d Sd V d S d
r r r? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?
rr r

证,2
3
1r
rr? ? ? ? ?
r =0
? ?3 1,0r rrr? ? ? ?
r[ ]
0r ? /
点电荷密度分布
? ?00V x x d V Q x V? ? ? ?? r r r? ? ? ?00x x Q x x??? ? ?r r r r
00
00
)(
0)(
xxxx
xxxx
????
????
????
???
?
?
作业,P45 2,4,6
? ? ? ???????S V V AdVdVASdA
????
)(
? ? ? ?????????L S S ASdSdAldA
??????
)()(