物理量和參數、標量和矢量、標量和矢量場

標量和矢量物理量

物理學的主要目標之一是建立觀察到的現象的模式。為此，在檢查不同情況時，引入了決定物理現象過程以及物質和環境的屬性和狀態的特徵。根據這些特徵，可以區分適當的物理量和參數量。後者由所謂的參數或常量定義。

實際量是指現象的那些決定現象和過程的特徵，並且可以獨立於環境和條件的狀態而存在。

這些包括，例如，電荷、場強、感應、電流等。由這些量定義的現象發生的環境和條件主要只能在數量上改變這些量。

我們所說的參數是指決定介質和物質屬性並影響數量本身之間關係的現象特徵。它們不能獨立存在，只能表現在它們對實際大小的作用上。

參數包括，例如，電常數和磁常數、電阻、矯頑力、殘餘電感、電路參數（電阻、電導、電容、器件中每單位長度或體積的電感）等。

參數的值通常取決於這種現象發生的條件（來自溫度、壓力、濕度等），但如果這些條件是恆定的，則參數保持其值不變，因此也稱為常數.

數量或參數的定量（數值）表達式稱為它們的值。

物理量可以用兩種方式定義：一些——僅通過數值，而另一些——既通過數值又通過空間中的方向（位置）。

第一個包括質量、溫度、電流、電荷、功等量。這些量稱為標量（或標量）。標量只能表示為單個數值。

第二個量稱為矢量，包括長度、面積、力、速度、加速度等。它在空間中的作用。

示例（文章中的洛倫茲力 電磁場強度):

標量和向量的絕對值通常用拉丁字母的大寫字母表示，而向量則用破折號或數值符號上方的箭頭表示。

標量場和矢量場

根據表徵場的物理現像類型，場可以是標量或矢量。

在數學表示中，場是一個空間，其中的每個點都可以用數值來表徵。

在考慮物理現象時也可以應用場的概念。那麼任何場都可以表示為一個空間，在空間的每個點上都建立了由於給定現象（場源）引起的特定物理量的影響.在這種情況下，該字段被賦予該值的名稱。

所以，一個放出熱量的受熱體被一個以溫度為特徵的點所包圍的場所包圍，因此這樣的場稱為溫度場。帶電物體周圍的場，其中檢測到對靜止電荷的力效應，稱為電場等。

相應地，被加熱體周圍的溫度場由於溫度只能用標量來表示，所以是標量場，而以作用在電荷上的力為特徵並在空間中具有一定方向的電場稱為矢量場。

標量場和矢量場的示例

標量場的一個典型例子是加熱物體周圍的溫度場。要量化這樣的場，可以在該場圖片的各個點上輸入等於這些點溫度的數字。

但是，這種表示字段的方式很笨拙。所以他們通常這樣做：他們假設空間中溫度相同的點屬於同一個表面。在這種情況下，這樣的表面可以稱為等溫。從這樣一個表面與另一個表面的交點獲得的線稱為等溫線或等溫線。

通常，如果使用此類圖表，等溫線會以相等的溫度間隔運行（例如，每 100 度）。然後，給定點處的線條密度可以直觀地表示場的性質（溫度變化率）。

標量場示例（Dialux 程序中的照度計算結果）：

標量場的例子包括引力場（地球引力場），以及帶電荷的物體周圍的靜電場，如果這些場的每個點都由稱為 潛在的.

每個場的形成都需要花費一定的能量。這種能量不會消失，而是在場中積累，分佈在整個體積中。當質量或帶電物體在其中移動時，它是潛在的並且可以以場力的形式從場返回。因此，一個領域也可以通過一個潛在的特徵來評價，它決定了這個領域做功的能力。

由於能量通常不均勻地分佈在場的體積中，因此該特性指的是場的各個點。表示場點勢特徵的量稱為勢或勢函數。

當應用於靜電場時，最常見的術語是“勢”，而應用於磁場時，則是“勢函數”。有時後者也稱為能量函數。

潛力具有以下特徵：它在場中的價值是連續的，沒有跳躍，它在點與點之間變化。

場點的電勢由場力將單位質量或單位電荷從給定點移動到不存在該場的點（場的該特性為零）時所做的工作量決定，或者必須擴展到對場力的作用，以將單位質量或電荷從場的作用為零的點轉移到場中的給定點。

功是標量的，所以電勢也是標量的。

點可以用勢值表徵的場稱為勢場。由於所有勢場都是標量，因此術語“勢”和“標量”是同義詞。

與上面討論的溫度場的情況一樣，在任何勢場中都可以找到許多具有相同勢能的點。等電位點所在的表面稱為等電位，它們與繪圖平面的交點稱為等電位線或等電位線。

在矢量場中，在各個點處表徵該場的值可以由原點位於給定點的矢量表示。為了可視化矢量場，人們求助於構造繪製的線，使其每個點的切線與表徵該點的矢量重合。

以一定距離繪製的場線給出了空間中場分佈的性質的概念（在線較粗的區域，矢量的值較大，線在哪裡次數少，值比他小）。

渦流和渦流場

場不僅在定義它們的物理量的形式上不同，而且在性質上也不同，也就是說，它們可以是無旋的，由非混合平行射流組成（有時這些場稱為層流，即分層），或漩渦（湍流）。

同一個旋轉場，根據其特徵值，可以是標量勢場和矢量旋轉場。

如果標量勢由場中分佈的能量決定，則它們將是靜電場、磁場和引力場。但是，如果同一場（靜電場、磁場、引力場）的特徵在於作用在其中的力，則它是矢量場。

無渦流場或勢場始終具有標量勢。標量勢函數的一個重要特徵是它的連續性。

電現象領域中渦流場的一個例子是靜電場。渦流場的一個例子是載流導線粗細的磁場。

有所謂的混合矢量場。混合場的一個例子是載流導體外部的磁場（這些導體內部的磁場是渦流場）。