电磁场与电磁波点电荷模拟实验报告终审稿Word格式文档下载.docx

1、N=28电磁场与电磁波课程实践点电荷电场模拟实验1.实验背景电磁场与电磁波课程内容理论性强，概念抽象，较难理解。在电磁场教学中，各种点电荷的电场线成平面分布，等势面通常用等势线来表示。MATLAB是一种广泛应用于工程、科研等计算和数值分析领域的高级计算机语言，以矩阵作为数据操作的基本单位，提供十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和强大的绘图能力。为了更好地理解电场强度的概念，更直观更形象地理解电力线和等势线的物理意义，本实验将应用MATLAB对点电荷的电场线和等势线进行模拟实验。2.实验目的应用MATLAB模拟点电荷的电场线和等势线3.实验原理根据电磁场理论，若电荷在空间激发的电势分布为V，则

2、电场强度等于电势梯度的负值，即：真空中若以无穷远为电势零点，则在两个点电荷的电场中，空间的电势分布为： 本实验中，为便于数值计算，电势可取为4.实验内容应用MATLAB计算并绘出以下电场线和等势线，其中q1位于（-1,0,0），q2位于（1,0,0），n为个人在班级里的序号：（1）电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q2:q1 = 1，q2为负电荷）；（2）两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q2:q1 = 1 + n/2，q2为负电荷）；（3）两个等量同号电荷的电场线和等势线；（4）两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q2:q1 = 1 + n/2）；（5）三个电荷，q1、q2为（1）

3、中的电偶极子，q3为位于（0,0,0）的单位正电荷。、n=28程序1：clear allq=1;xm=;ym=2;x=linspace（-xm,xm）;y=linspace（-ym,ym）;X,Y=meshgrid（x,y）;R1=sqrt（X+1）.2+Y.2）;R2=sqrt（X-1）.2+Y.2）;U=1./R1-q./R2;u=-4:4;figurecontour（X,Y,U,u,-）;hold onplot（-1,0,o,MarkerSize,12）;plot（1,0,Ex,Ey=gradient（-U,x（2）-x（1）,y（2）-y（1）;dth1=11;th1=（dth1:dt

4、h1:360-dth1）*pi/180;r0=;x1=r0*cos（th1）-1;y1=r0*sin（th1）;streamline（X,Y,Ex,Ey,x1,y1）;dth2=11;th2=（dth2:dth2:360-dth2）*pi/180;x2=r0*cos（th2）+1;y2=r0*sin（th2）;streamline（X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2）;axis equal tighttitle（3ofontsize,12）程序2：q=15;程序3：q=-1;streamline（X,Y,Ex,Ey,x2,y2）;程序4：q=-15;（5）三个电荷，q1、q2为（1）中的电偶极

5、子，q3为位于（0,0,0）的单位正电荷程序5:q3=-1;R3=sqrt（X.2+Y.2）;U=1./R1-q./R2-q3./R3;dth3=11;th3=（dth3:dth3:360-dth3）*pi/180;x3=r0*cos（th3）;y3=r0*sin（th3）;streamline（X,Y,Ex,Ey,x3,y3）;从实验过程中学习到的东西：1.灵活学习，大胆求证，当不清楚E1,E2,前面符号的正负时，随便假设一个，再根据电荷的正负关系，看得到的图形是否正确，若不正确则再修改符号2.注意q的正负与两电荷是否异号有关，异号与同号q的正负不同3.学习初步使用matlab软件，为以后的学习打好基础4.更加深入地了解电荷的电场线与等势线