Хочу научиться понимать, где нужна обычная производная, а где частная производная в формулах.
Вообще говоря, вопрос мало чем отличается от желания понять, почему в некоторых формулах есть знак "плюс", а в некоторых - "минус". Зависит от конкретной формулы, общего рецепта на все случаи жизни не имеется, в частности, и в трехмерном случае производная тоже может быть не частной.
Кстати, у вас тут еще и производная по направлению (которую, похоже, просто не отметили как нечто необычное) на самом деле появляется.