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。
实习
指导
教师
评语
教师评语:
成绩评定:
指导教师(签名):
年月日