background image

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY 
Studia Niestacjonarne   

Semestr IV 

Kierunek: ELEKTROTECHNIKA 

Lista zadań Nr 22 

ELEMENTY TEORII POLA WEKTOROWEGO

 

 

Zad.1. Wyznaczyć gradienty podanych funkcji skalarnych: 

a) 

(

)

z

y

x

z

y

x

F

2

2

)

,

,

(

+

=

 

 

 

 

 

b) 

2

2

2

1

)

,

,

(

z

y

x

z

y

x

F

+

+

=

 

c) 

(

)

xyz

z

y

x

z

y

x

F

2

3

1

)

,

,

(

3

3

3

+

+

=

 

 

 

d) 

x

y

z

z

y

x

F

arctg

)

,

,

(

=

 

e) 

z

xy

y

x

x

z

y

x

F

+

=

)

,

,

(

 

 

 

 

 

f) 

y

x

z

z

y

x

z

y

x

F

+

+

+

+

=

arctg

)

(

ln

)

,

,

(

2

2

 

Zad.2. Wyznaczyć długość i cosinusy kierunkowe gradientu funkcji skalarnej: 

a) 

z

y

x

xy

z

y

x

z

y

x

F

4

2

4

2

3

2

)

,

,

(

2

2

2

+

+

+

+

=

  

w punkach: 

)

0

,

0

,

0

(

A

3

2

,

2

5

,

6

B

 

b) 

z

y

x

xy

z

y

x

z

y

x

F

6

2

3

3

2

)

,

,

(

2

2

2

+

+

+

+

=

  

w punkach: 

)

0

,

1

,

1

(

A

)

0

,

0

,

2

(

B

 

 

Zad.3. Uzasadnić wzór 

(

)

G

F

F

G

G

F

grad

grad

grad

+

=

, jeśli funkcje 

)

,

,

(

z

y

x

F

)

,

,

(

z

y

x

G

 mają gradienty 

w obszarze 

3

R

V

 

Zad.4. Wyznaczyć dywergencję pola wektorowego: 

a) 

(

)

(

)

(

)

k

z

x

y

j

z

x

y

i

y

x

W

r

r

r

r

2

2

2

2

2

+

+

+

+

=

 

 

 

 

b) 

[

]

z

y

e

W

xy

2

sin

,

cos

, −

=

r

 

c) 

k

r

z

j

r

y

i

r

x

W

r

r

r

r

+

+

=

, gdzie 

2

2

2

z

y

x

r

+

+

=

  

 

 

d) 

(

)

k

z

j

x

i

y

x

W

r

r

r

r

2

3

2

+

+

+

=

 

e) 

=

x

z

e

x

W

xyz

arctg

,

,

ln

r

   

 

 

 

 

 

f) 

[

]

z

z

y

x

z

y

x

W

+

+

+

+

=

,

,

3

2

2

r

 

 

Zad.5. Wyznaczyć rotację pola wektorowego: 

a) 

(

)

(

)

k

z

x

j

xyz

i

z

xy

x

W

r

r

r

r

+

+

+

+

+

=

2

2

   

 

 

 

b) 

[

]

xz

yz

y

x

W

,

2

,

2

3

=

r

 

c) 

k

r

z

j

r

y

i

r

x

W

r

r

r

r

+

+

=

, gdzie 

2

2

2

z

y

x

r

+

+

=

  

 

 

d) 

(

)

k

j

y

i

z

x

W

r

r

r

r

2

+

+

=

 

e) 

(

)

(

)

(

)

k

z

x

j

y

z

i

z

x

W

r

r

r

r

5

4

3

2

+

+

+

+

=

   

 

 

 

f) 

=

2

2

2

,

,

2

1

z

x

zy

xy

W

r

 

Zad.6. Wyznaczyć laplasjan funkcji: 

a) 

(

)

xyz

z

y

x

z

y

x

F

2

3

1

)

,

,

(

3

3

3

+

+

=

 

 

 

 

 

b) 

)

(

)

,

,

(

z

y

x

xyz

z

y

x

F

+

+

=

 

c) 

y

x

z

z

y

x

z

y

x

F

+

+

+

+

=

arctg

)

(

ln

)

,

,

(

2

2

 

 

 

 

d) 

(

)

2

2

2

2

1

)

,

,

(

z

y

x

z

y

x

F

+

+

=

 

e)

R

c

b

a

cz

by

ax

z

y

x

F

+

+

=

,

,

,

)

,

,

(

 

 

 

 

 

f) 

2

2

2

)

,

,

(

z

y

x

z

y

x

F

+

+

=

 

 

Zad.7. Sprawdzić, czy podane pola wektorowe są potencjalne, jeśli tak, to wyznaczyć potencjał skalarny. 

a) 

(

)

(

)

(

)

k

xy

z

j

xz

y

i

yz

x

W

r

r

r

r

+

+

=

2

2

2

 

 

 

 

b) 

(

)

k

j

y

i

z

x

W

r

r

r

r

2

+

+

=

 

c) 

k

r

z

j

r

y

i

r

x

W

r

r

r

r

+

+

=

, gdzie 

2

2

2

z

y

x

r

+

+

=

  

 

 

d) 

[

]

y

x

z

x

z

y

W

+

+

+

=

,

,

r

 

e) 

k

z

xy

j

y

x

z

x

i

z

y

y

W

r

r

r

r

2

2

1

1



+

+





+

=

  

 

 

 

f) 

[

]

2

2

2

,

,

z

x

y

W

=

r

 

Zad.8. Sprawdzić, czy dane pola wektorowe są solenoidalne i ewentualnie znaleźć ich potencjał wektorowy. 

a) 

[

]

y

x

x

z

z

y

W

=

,

,

2

r

 

 

 

 

 

 

b) 

[

]

xz

yz

xy

W

,

,

=

r