中南大学电磁场理论实验2.doc

题目姓名学号班级任课老师实验日期电磁场理论实验二利用MATLAB模拟点电荷电场的分布1．实验目的1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况；2．学会使用MATLAB进行数值计算，并绘出相应的图形；2．实验原理根据库伦定律在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F满足式1RQKFˆ21由电场强度E的定义可知式2Eˆ2对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E的势函数为式3RKQU而式4在MATLAB中，由以上公式算出各点的电势U，电场强度E后，可以用MATLAB自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。三、实验内容1．根据库伦定律，利用MATLAB强大的绘图功能画出单个点电荷的电场分布情况，包括电力线和等势面。2．根据库伦定律,利用MATLAB强大的绘图功能画出一对点电荷的电场分布情况,包括电力线的分布和等势面。实验代码1R0012射线的半径THLINSPACE0,2PI,13电力线的角度X,YPOL2CARTTH,R0将极坐标转化为直角坐标XX01X插入X的起始坐标YY01Y插入Y的起始坐标PLOTX,Y, B 用蓝色画出所有电力线GRIDON加网格HOLDON保持图像PLOT0,0, O , MARKERSIZE ,12画电荷XLABEL X , FONTSIZE ,16用16号字体标出X轴YLABEL Y , FONTSIZE ,16用16号字体标出Y轴K9E9设定K值Q1E9设定电荷电量R001设定最大等势线的半径U0KQ/R0算出最小的电势ULINSPACE1,3,7U0求出各条等势线的电势大小XLINSPACER0,R0,100将X坐标分成100等份X,YMESHGRIDX在直角坐标中形成网格坐标RSQRTX2Y2各个网格点到电荷点的距离UKQ/R各点的电势CONTOURX,Y,U,U画出点电荷的电势面TITLE 正电荷的电场线和等势线 , FONTSIZE ,20显示标题实验代码2K9E9Q11E9设置正电荷电量Q21E9设置负电荷电量A002设置电荷到原点的距离XX0005设置X轴的范围YY0004设置Y轴的范围XLINSPACEXX0,XX0,20将X轴进行20等分YLINSPACEYY0,YY0,50将Y轴进行50等分X,YMESHGRIDX形成网格坐标R1SQRTXA2Y2各点到正电荷的距离R2SQRTXA2Y2各点到负电荷的距离UKQ1/R1KQ2/R2各点的电势U0500设定最大电势的大小ULINSPACEU0,U0,11计算各等势线的电势CONTOURX,Y,U,U, K 画出所有的等势线GRIDON形成网格HOLDON保持图形PLOTA,0, O , MARKERSIZE ,12画电荷PLOTA,0, O , MARKERSIZE ,12画电荷XLABEL X , FONTSIZE ,16用16号字体标出X轴YLABEL Y , FONTSIZE ,16用16号字体标出Y轴EX,EYGRADIENTU各点的场强的两个分量ESQRTEX2EY2各点的合场强X/E为使箭头等长，将场强归一化EYEY/EQUIVERX,Y,EX,EY标出各网点的电场强度方向TITLE 一对相异电荷的等势线图和电场线图 , FONTSIZE ,20标出标题4、实验总结通过这次的MATLAB仿真点电荷电场的实验，我们对于点电荷周围电场分布有了更加直观的了解，而且对于MATLAB的强大的画图功能有了进一步的认识。这为我们在以后的课程学习中利用MATLAB这个工具打下了更好的铺垫，我希望这两个电磁场实验能够接下来的电气工程专业课学习开一个好头。