代數量

代數量

這裡的代數量主要針對物理學,在普通物理中涉及的物理量主要有兩個矢量和標量。矢量就是有大小、方向;而且相加減時遵守平行四邊形法則。通常使用英文字母加箭頭表示,標量就是有大小和正負,但是不滿足平行四邊形運算法則。通常使用英文字母表示。在標量中有些量是非負數如質量,有的是可正可負如電壓,因此標量又可分為算數量和代數量。

基本信息

概述

矢量也可以投影變為一組分矢量,如

矢量的分量也是一組代數量,有大小、有正負。因此物理量可用下面的結構說明

物理量 矢量 其分量也是一組代數量,vx,vy,vz,具有“雙向”特徵
標量 算數量 例如質量 m
代數量 例如電量 q

矢量的方向可以用箭頭確切的表示它的方向。

定義

代數量又稱為雙向標量
代數量就是描述兩種可能狀態的物理量,因而這兩種狀態具有非此即彼的特性。

分類

代數量分兩大類
一類是狀態型代數量,如溫度T,導體電量Q。
另一類可稱為取向型代數量,具有兩種相反取向的物理量。

性質

代數量與矢量的標積有關。
代數量的方向實際上就是相關矢量的投影方向。

處理原則

代數量的表示方法

用代數量進行運算時,必須先引入一個參考正方向的概念,有了正方向,就可以把代數量的實際方向與之相比較,當兩者方向相同時,代數量為正,當兩者方向相反時,代數量為負。對於待求的代數量,則只需假定一個正方向,運算得出的結果為非負數,則表示該待求量的實際方向與參考正方向相同,否則相反。

代數量等式

在討論雙向標量時,代數量等式要比算術量等式具有更豐富的表達力,從所得的結果中既可得到待求量的大小,又可得到待求量的確定狀態(方向),一舉兩得。但在使用代數量等式進行計算時要特別注意以下關鍵點:
(1)代數量都必須選定參考正方向,正方向可以任意選擇,但一經選定就不能更改。
(2)每一個代數量等式都對應一種(只有一種)正方向配合。因此,在記憶一個定律的代數量表達式時,必須同時記住式中出現的代數量正方向配合。通常情況下,正方向的配合遵循同向關係或右手螺鏇關係。

規範化分析法

運用代數量處理實際問題,對於不同教材通常存在有不同的方法,如對RC電路暫態過程的處理中,充電時利用關係式,,放電時又利用,其這樣做的目的是想使在RC放電過程中的I、q都為非負數。但同時又容易讓人誤認為:只適用於充電過程 只適用於放電過程,但事實上並非如此。因此對代數量的處理宜採用一種規範化的分析方法。把I、q都當做代數量來處理,當兩者參考正方向一致時,則對電容器的充、放電過程都適用,具有普適性。由於參考正方向可以任意規定,因而也可改變I、q的參考正方向使它們相反,這時電容器電流與電荷變化率的關係為同樣對電容器的充、放電過程都適用,也具有普適性。

總結

在物理規律表達式中,以及物理量的運算中,凡是涉及雙向標量的問題都可以把它當作代數量來處理,而且最好採用規範化方法。這樣使物理量的特徵更加突出,從而增加了物理概念清晰性和科學性;同時又有利於問題的正確解決。由以上可總結:
1.代數量的公式形式由代數量的參考正方向及配合唯一決定,與實際方向無關。實際方向只是公式中各代數量本身的正負號問題。
2.參考正方向配合改變,則公式形式改變,但對實際結果無影響。
3.參考正方向改變是通過實際結果的正負號來體現。

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