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。

基本介紹

  • 中文名:代數量
  • 外文名:Alegbraic Quantities
  • 套用領域:物理
  • 物理量:標量
基本介紹,定義,分類,性質,處理原則,總結,

基本介紹

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
有很多人問電流是不是矢量?這個回答應該用網上這句話解釋了:因為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

根據物理學中代數量的起因可以把代數量分為與矢量的數乘有關的代數量、與狀態有關的代數量及幾何光學中的代數量三類,並且某些代數量還可能有多個方面的性質;而對於代數量關係式,只有約定關係式中各個代數量的參考正方向後,才能對關係式的物理意義有正確的理解。 關係式中各代數量參考正方向的約定方法,常見的可以分為同一類物理量構成的代數量關係式、由矢量式轉化而來的代數量關係式和不同標量構成的代數量關係式三種情況。

性質

  1. 代數量與矢量的標積有關。
  2. 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旋關係。
代數量的分析方法——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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