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不等量异种电荷电场线 电磁场大作业一基于MATLAB描绘双静电荷电场线与等势线分布.doc

不等量异种电荷电场线 电磁场大作业一基于MATLAB描绘双静电…

丽莎舜
2017-09-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《不等量异种电荷电场线 电磁场大作业一基于MATLAB描绘双静电荷电场线与等势线分布doc》,可适用于综合领域

不等量异种电荷电场线电磁场大作业一基于MATLAB描绘双静电荷电场线与等势线分布电磁场与电磁波大作业学院班姓名学号真空中任意两点电荷电场线与等势线分布研究一、研究内容(一)研究思路静电场是指相对于观察者静止的电荷产生的电场。静电场的基本定律是库伦定律。本文从库伦定律和叠加原理出发运用矢量分析的方法讨论真空中任意两个点电荷间的电场线以及等势线的分布。电场强度、电势是描述静电场属性的重要物理量利用等势面和电场线可以很好的描述静电场。但是电势分布是复杂抽象的本文利用Matlab强大的数学运算以及绘图功能利用计算机编程绘制不同电荷量比以及不同距离的双静电荷系统的等势面以及电场线分布将抽象的电场具象化以便更好的研究静电场。(二)理论基础根据库伦定律:在真空中两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比与它们之间距离的平方成反比作用力的方向在两个电荷的连线上两电荷同号为斥力异号为吸力它们之间的力F满足:QQˆFkRR由电场强度E的定义可知:QEkˆRR对于点电荷根据场论基础中的定义有势场E的势函数为:U而E~UkQR在Matlab中由以上公式算出各点的电势U电场强度E后可以用Matlab自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。等势线就是以电荷为中心的圆用Matlab画等势线更加简单。静电力常量为k*e电量可取为q*e~最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点r=即可画出等势线。(三)实现方法Matlab程序设计与实现:clearq=q=q=qqx=x=d=xxxm=ym=x=linspace(xm,xm)y=linspace(ym,ym)X,Y=meshgrid(x,y)R=sqrt((Xx)Y)R=sqrt((Xx)Y)U=RqRu=::figurecontour(X,Y,U,u)gridonlegend(numstr(u))holdonplot(xmxm,)plot(,ymym)plot(x,,o,MarkerSize,)plot(x,,o,MarkerSize,)Ex,Ey=gradient(U,x()x(),y()y())dth=th=(dth:dth:dth)*pir=x=r*cos(th)xy=r*sin(th)streamline(X,Y,Ex,Ey,x,y)streamline(X,Y,Ex,Ey,x,y)dth=dthqth=(dth:dth:dth)*pix=r*cos(th)xy=r*sin(th)streamline(X,Y,Ex,Ey,x,y)streamline(X,Y,Ex,Ey,x,y)axisequaltighttitle(„点电荷的电场线与等势线,fontsize,)xlabel(„r,fontsize,)ylabel(„E(U),fontsize,)txt=„电荷:itQrm=„numstr(q)text(xm,ym,txt,fontsize,)txt=„,itQrm=„numstr(q)text(xmxm,ym,txt,fontsize,)txt=„距离=„numstr(d)text(,ym,txt,fontsize,)二、研究结果:利用以上代码进行不同电荷比的电场线以及等势线所得结果如下:图:等量同(异)号点电荷的电场线和等势线分布图:电荷比为()的点电荷的电场线与等势线分布图:电荷比为()的点电荷的电场线和等势线图:相同同号点电荷不同距离的电场线和等势线图:相同异号点电荷不同距离的电场线和等势线三、总结和体会:由于电场看不见摸不着实验中通过仿真软件MATLAB绘出的电场(或电势)的分布图让我们对电场这种物质有了更深的感性认识对于相应知识的理解和吸收有很大的帮助。在以前的学习中我仅只是使用MATLAB的数值计算的功能通过这个实验对于MATLAB强大的仿真功能有了更加深刻的了解为深层次的学习此软件开了一个很好的头。通过MATLAB画出的电场线和等势线能加深我们对电场的了解在画图的过程中我明白了当两个电荷电量相等时电场线和等势线对中垂线是对称的当两个点荷电量不相等时电场线和等势线对中垂线是不对称的当两个电荷异号时电场线近区是从正电荷指向负电荷为闭合曲线远区是从正电荷延伸到无穷远处或是从无穷远处止于负电荷无论哪种情形电场线与等势线总是垂直的。百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网tocom,您的在线图书馆

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