中南大学电磁场实验报告2.doc
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中南大学
电磁场实验报告2
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老师:*****
学号:******
班级:*******
一、实验目的:
1.利用Matlab绘制单个正点电荷的电场线和等势线
2. 利用Matlab绘制一对相异电荷的等势线图和电场线图
二.实验内容:
1...r0=0.12; % 射线的半径
th=linspace(0,2*pi,13); % 电力线的角度
[x,y]=pol2cart(th,r0); % 将极坐标转化为直角坐标
x=[x;0.1*x]; % 插入x的起始坐标
y=[y;0.1*y]; % 插入y的起始坐标
plot(x,y,b) % 用蓝色画出所有电力线
grid on % 加网格
Hold on % 保持图像
plot(0,0,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
title(单个正点电荷的电场线,fontsize,20) % 添加标题
图1单个正点电荷的电场线
2.单个正电荷的电势线画法
在过电荷的截面上,等势线就是以电荷为中心的圆簇。此实验中,由于=0.12,k=,考虑到电势的大小,取q=C,且最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点,取=0.1,其电势为。等势线共取7条,且最大的电势为最小电势的3倍。在电场线的基础上画出点电荷的等势线图,可以省略一些基本参数的设置,其图如图2所示,其程序如下:
k=9e9; % 设定k值
q=1e-9; % 设定电荷电量
r0=0.1; % 设定最大等势线的半径
u0=k*q/r0; % 算出最小的电势
u=linspace(1,3,7)*u0; % 求出各条等势线的电势大小
x=linspace(-r0,r0,100); % 将X坐标分成100等份
[X,Y]=meshgrid(x); % 在直角坐标中形成网格坐标
r=sqrt(X.^2+Y.^2); % 各个网格点到电荷点的距离
U=k*q./r; % 各点的电势
contour(X,Y,U,u) % 画出点电荷的电势面
title(单个正点电荷的电场线和等势线,fontsize,20) %显示标题
绘制一对相异电荷的等势线图和电场线图
到于两个点电荷的电场分布,比一个点电荷的电场分布要复杂得多,电场线的切线为该点电场强度E的方向。因此画电场线需要先计算出当前点的电场强度E方向,而E又是一个矢量,没有像电势U那样可以直接进行标量计算。因此对于多个点电荷的电场来说,先画出其等势线会更方便一些。
1.一对相异电荷的等势线图
对于两个点电荷,不妨取,正电荷在x轴的正方向,负电荷在x轴的负方向,它们到原点的距离定为a=0.02;假设平面的范围为=0.05,=0.04。则其程序如下:
k=9e9; % 设定k值
q1=1e-9; % 设置正电荷电量
q2=-1e-9; % 设置负电荷电量
a=0.02; % 设置电荷到原点的距离
xx0=0.05; % 设置X轴的范围
yy0=0.04; % 设置Y轴的范围
x=linspace(-xx0,xx0,20); % 将X轴进行20等分
y=linspace(-yy0,yy0,50);
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