向量场三维图
VectorPlot3D(f(x),f(y),f(z))在三维空间的每一个点上,都有一个箭头(或其它标记),箭头的方向表示向量场在该点的方向,箭头的长度和颜色通常表示该点向量的大小(模)。
1. 电偶极子的电场 (Electrodynamics)
这是经典电磁学中的一个基础模型。一个正电荷和一个负电荷相隔一小段距离,它们共同产生的电场就是一个向量场。
数学描述: 正电荷在 (0, 0, d),负电荷在 (0, 0, -d)。空间任意一点 (x, y, z) 的电场强度 E 是两个点电荷电场的矢量叠加。
VectorPlot3D(-x/((x^2+y^2+z^2+0.3)^(3/2)),-y/((x^2+y^2+z^2+0.3)^(3/2)),2z/((x^2+y^2+z^2+0.3)^(3/2)),x=[-2,2],y=[-2,2],z=[-2,2])
2. 流体速度场:涡流 (Fluid Dynamics)
想象一个沿着 z 轴旋转的涡流,比如龙卷风或搅拌杯子中的水。流体的速度方向是切向的。
数学描述: 速度向量 v 在点 (x, y, z) 的分量为 {-y, x, 0}。
这个向量在 XY 平面内总是垂直于位置向量 (x, y),从而形成旋转。Z 分量为 0 表示没有垂直运动(这是一个理想的平面涡流)。
VectorPlot3D(-y,x,z,x=[-1,1],y=[-1,1],z=[-0.5,0.5])
3. 引力场 (Newtonian Gravity)
一个均匀球体(如地球)产生的引力场。
数学描述: 根据万有引力定律,引力指向球心,其大小与到球心距离的平方成反比。
在点 (x, y, z) 的引力向量 g ∝ {-x, -y, -z} / (x^2 + y^2 + z^2)^(3/2)
VectorPlot3D(-x/((x^2+y^2+z^2+0.1)^(3/2)),-y/((x^2+y^2+z^2+0.1)^(3/2)),-z/((x^2+y^2+z^2+0.1)^(3/2)),x=[-2,2],y=[-2,2],z=[-2,2])