西南交通大学MATLAB实习任务14.docx
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西南交通大学MATLAB实习任务14
任务：
_14-03（任务号_组号）_03__
课程名称：
matlab程序设计与实习课程代码：
9990267
实习周数：
1 学 分：
1
实习单位：
物理科学与技术学院 实习地点：
图书馆机房
实习时间：
7-10 11：
00至13：
00
一、实习的目的和任务：
实习目的
1、编程绘制点电荷的电场和电势分布图；
2、掌握二维网格和三维曲面绘图的语句。
实习任务
1、建立点电荷的电场和电势方程。
2、利用MATLAB的函数，绘制点电荷的电势和电场分布图。
包括：
单位电量正电荷、负电荷、等量异性电荷。
二、实习主要内容：
（仿真结果及分析，含源程序＋注释＋图）
1、电场解析式：
E=q
（1）/4/pi/eps0./r1*r1
（1）、
单位电量正电荷：
[x,y]=meshgrid（-2:
0.1:
2,-2:
0.1:
2）;%以0.1为步长建立平面数据网格
z=1./sqrt（（x）.^2+y.^2+0.01）;%写出电势表达式
[dx,dy]=gradient（z,.2,.2）;%求电势在x,y方向的梯度即电场强度
contour（x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12]）;%画出等势线
holdon%作图控制
quiver（x,y,dx,dy）%画出各点上电场的大小和方向
colormaphsv
holdoff
xx=[linspace（-2,2,6）,2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）,-2*linspace（1,1,6）];
yy=[2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）,-2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）];
streamline（x,y,dx,dy,xx,yy）;
title（'单个点电荷的平面电场线与等势线','fontsize',20）
xlabel（'r','fontsize',16）
ylabel（'E（U）','fontsize',16）
（2）、
单位电量负电荷：
[x,y]=meshgrid（-2:
0.1:
2,-2:
0.1:
2）;
z=-1./sqrt（（x+1）.^2+y.^2+0.01）;
[dx,dy]=gradient（z,.2,.2）;
contour（x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12]）;
holdon
quiver（x,y,dx,dy）
colormaphsv
holdoff
xx=[linspace（-2,2,6）,2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）,-2*linspace（1,1,6）];
yy=[2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）,-2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）];
streamline（x,y,dx,dy,xx,yy）;
（3）、
等量异号电荷：
[x,y]=meshgrid（-2:
0.1:
2,-2:
0.1:
2）;
z1=1./sqrt（（x-1）.^2+y.^2+0.01）;
z2=1./sqrt（（x+1）.^2+y.^2+0.01）;
z=z1+z2;
[dx,dy]=gradient（z,.2,.2）;
contour（x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12]）;
holdon
quiver（x,y,dx,dy）
colormaphsv
holdoff
xx=[linspace（-2,2,6）,2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）,-2*linspace（1,1,6）];
yy=[2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）,-2*linspace（1,1,6）,linspace（-2,2,6）];
streamline（x,y,dx,dy,xx,yy）;
2、电势解析式：
U=q
（1）/4/pi/eps0./r1
（4）、
单位正电荷：
x=-2:
0.1:
2
y=-2:
0.1:
2
k=9*10^9
[x,y]=meshgrid（x,y）
z=k./sqrt（（x+1）.^2+y.^2+0.01）
mesh（x,y,z）
xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,zlabel（'z'）
（5）、
单位负电荷：
x=-2:
0.1:
2
y=-2:
0.1:
2
k=9*10^9
[x,y]=meshgrid（x,y）
z=-k./sqrt（（x+1）.^2+y.^2+0.01）
mesh（x,y,z）
xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,zlabel（'z'）
（6）、
等量单位异号电荷：
x=-2:
0.1:
2
y=-2:
0.1:
2
k=9*10^9
[x,y]=meshgrid（x,y）
z1=-k./sqrt（（x-1）.^2+y.^2+0.01）
z2=k./sqrt（（x+1）.^2+y.^2+0.01）
z=z1+z2
mesh（x,y,z）
xlabel（'x'）,ylabel（'y'）,zlabel（'z'）
4.仿真结果分析：
应用mesh函数可以很好地实现对图形的处理，只要拥有了数据及计算公式，就可以找到这些数据之间的联系，画出图形，使问题更加简单。
三、实习总结、体会：
我学会了运用MATLAB绘制点电荷的电势、电场曲线分布。
让物理问题更加生动，绘制出图像，能让我们更加容易解决问题。
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