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⛄ 内容介绍
在静电场中引入电位和电场强度后,通过等电位线图和场强分布图可以具体地描述静电场这种抽象的物质场.传统的静电场模拟实验直观地展现出了静电场的分布从而形象地描述了静电场,由于这种方法属于类比模拟,所以存在一定的缺陷(比如不直接,不能描述立体规律等).随着计算机技术的发展,利用计算机技术来模拟静电场等物质场逐渐成为趋势.通过借鉴大量资料简要地介绍了如何利用计算机模拟静电场,如何利用Matlab软件模拟静电场的问题.
⛄ 代码
%仿真平面电荷的电场和电势
%主要用到的函数是quiver 和contour
clc;clear;close all;
epsilon=100;%真空的介电常数,这里取值随意，是一个常数2就行
Q=[1 0 0 -1];%电荷值,是一个行向量，可以有很多个电荷
xmin=-5;xmax=5;%确定绘图横向窗口的大小
ymin=-5;ymax=5;%确定绘图纵向窗口的大小
numlines=500;%默认绘制500条线,可以修改数目
x0=linspace(xmin,xmax,100);
y0=linspace(ymin,ymax,100);
[x,y]=meshgrid(x0,y0);%计算电位的网格点
xsite=[1 0 0 -1];%电荷的x坐标
ysite=[0 1 1 0];%电荷的y坐标
potential=0;
for i=1:length(Q)
r=sqrt((x-xsite(i)).^2+(y-ysite(i)).^2);
potential=potential+epsilon*Q(i)./r;%计算电位
end
figure(1)
setaxis=[1.1*xmin 1.1*xmax 1.1*ymin 1.1*ymax];
[u,v]=gradient(potential,0.2,0.2);%梯度计算向量
contour(x,y,potential,numlines);hold on;%绘制等高线
quiver(x,y,u,v);hold on
title('平面电荷电位图');
axis(setaxis);
% view(3);%在三维坐标下面展示
xlabel('x');ylabel('y');
⛄ 运行结果
⛄ 参考文献
[1] 汤朝红, 熊伦. 利用Matlab模拟点电荷对的电场线分布[J]. 广西物理, 2012(004):033.
[2] 莫照, 胡奇光. 用MATLAB模拟双“点电荷”的电场和等位线[J]. 电脑学习, 2007(2):42-43.
[3] 刘旭辉, 董辉, 彭利,等. 基于MATLAB的带电粒子在等量正电荷对电场中的运动轨迹模拟与分析[J]. 广西物理, 2019(3):4.
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