Mathematica軟件矢量分析功能及應(yīng)用示例

林志立

(華僑大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院， 福建 廈門 361021)

Mathematica軟件矢量分析功能及應(yīng)用示例

林志立

(華僑大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院， 福建 廈門 361021)

本文介紹Mathematica軟件在矢量分析方面的功能，包括坐標(biāo)系設(shè)置與變換、矢量的表示與運算、標(biāo)量場的梯度以及矢量場的散度、旋度等相關(guān)矢量計算函數(shù)，簡要分析了Mathematica軟件在標(biāo)量場和矢量場圖形展示方面的基本功能，并以多點電荷空間電位場和磁力矩器空間磁場的空間分布為例進(jìn)行了代碼編寫和結(jié)果展示，以期應(yīng)用于相關(guān)課程的計算機輔助教學(xué)，提高課堂教學(xué)效果和課程學(xué)習(xí)興趣。

Mathematica軟件；矢量分析；輔助教學(xué)

0 引言

矢量分析是以矢量為基本物理量的學(xué)科和課程的重要數(shù)學(xué)工具，一直是電磁學(xué)、光學(xué)理論類課程學(xué)習(xí)的重點和難點。矢量分析具有許多諸如求梯度、散度和旋度等復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，往往會使學(xué)生把精力放在公式推導(dǎo)和繁瑣計算上，而忽視了內(nèi)涵的物理圖像、物理規(guī)律和物理思想方法，從而對其產(chǎn)生內(nèi)容枯燥、抽象難學(xué)等抵觸心理。此外，為更好地描述和理解矢量場的性質(zhì)，繪制出矢量場隨時空變化的三維圖形十分必要，而手工繪制的只能是簡單的示意圖，不能得到直觀精確的空間分布圖景。這些缺點在不同程度上影響了矢量分析的教學(xué)效果，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

隨著多媒體技術(shù)的推廣，各種專業(yè)軟件在課堂教學(xué)中的應(yīng)用具備了硬件支撐條件，發(fā)揮越來越重要的作用。……