基于Matlab模擬平面上多個(gè)靜電荷電場(chǎng)
基于Matlab模擬平面上多個(gè)靜電荷電場(chǎng)
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? 內(nèi)容介紹
在靜電場(chǎng)中引入電位和電場(chǎng)強(qiáng)度后,通過(guò)等電位線圖和場(chǎng)強(qiáng)分布圖可以具體地描述靜電場(chǎng)這種抽象的物質(zhì)場(chǎng).傳統(tǒng)的靜電場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)直觀地展現(xiàn)出了靜電場(chǎng)的分布從而形象地描述了靜電場(chǎng),由于這種方法屬于類比模擬,所以存在一定的缺陷(比如不直接,不能描述立體規(guī)律等).隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬靜電場(chǎng)等物質(zhì)場(chǎng)逐漸成為趨勢(shì).通過(guò)借鑒大量資料簡(jiǎn)要地介紹了如何利用計(jì)算機(jī)模擬靜電場(chǎng),如何利用Matlab軟件模擬靜電場(chǎng)的問(wèn)題.
? 代碼
%仿真平面電荷的電場(chǎng)和電勢(shì)
%主要用到的函數(shù)是quiver 和contour
clc;clear;close all;
epsilon=100;%真空的介電常數(shù),這里取值隨意，是一個(gè)常數(shù)2就行
Q=[1 0 0 -1];%電荷值,是一個(gè)行向量，可以有很多個(gè)電荷
xmin=-5;xmax=5;%確定繪圖橫向窗口的大小
ymin=-5;ymax=5;%確定繪圖縱向窗口的大小
numlines=500;%默認(rèn)繪制500條線,可以修改數(shù)目
x0=linspace(xmin,xmax,100);
y0=linspace(ymin,ymax,100);
[x,y]=meshgrid(x0,y0);%計(jì)算電位的網(wǎng)格點(diǎn)
xsite=[1 0 0 -1];%電荷的x坐標(biāo)
ysite=[0 1 1 0];%電荷的y坐標(biāo)
potential=0;
for i=1:length(Q)
r=sqrt((x-xsite(i)).^2+(y-ysite(i)).^2);
potential=potential+epsilon*Q(i)./r;%計(jì)算電位
end
figure(1)
setaxis=[1.1*xmin 1.1*xmax 1.1*ymin 1.1*ymax];
[u,v]=gradient(potential,0.2,0.2);%梯度計(jì)算向量
contour(x,y,potential,numlines);hold on;%繪制等高線
quiver(x,y,u,v);hold on
title(’平面電荷電位圖’);
axis(setaxis);
% view(3);%在三維坐標(biāo)下面展示
xlabel(’x’);ylabel(’y’);
? 運(yùn)行結(jié)果
? 參考文獻(xiàn)
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[3] 劉旭輝, 董輝, 彭利,等. 基于MATLAB的帶電粒子在等量正電荷對(duì)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡模擬與分析[J]. 廣西物理, 2019(3):4.