MATLAB靜電場電場電勢學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1MATLAB靜電場靜電場(din chng)電場電場(din chng)電勢電勢第一頁，共22頁。靜電場中的電場線，等勢線，等勢面等圖形是一種靜電場中的電場線，等勢線，等勢面等圖形是一種抽象的模型，在現(xiàn)實(shí)世界不具可視化的空間場的物抽象的模型，在現(xiàn)實(shí)世界不具可視化的空間場的物體。所以體。所以(su(suy y) )，形象的模擬出以上問題的圖形，形象的模擬出以上問題的圖形，對于更進(jìn)一步學(xué)習(xí)與研究電場知識有很大的意義。對于更進(jìn)一步學(xué)習(xí)與研究電場知識有很大的意義。靜電場的問題學(xué)習(xí)與理解起來具有一定的特殊性：靜電場的問題學(xué)習(xí)與理解起來具有一定的特殊性：它既有理論數(shù)值的計(jì)算，又有圖形圖像的輔助處理

2、它既有理論數(shù)值的計(jì)算，又有圖形圖像的輔助處理與理解。例如：形象的模擬出電場線，等勢線，等與理解。例如：形象的模擬出電場線，等勢線，等勢面，這能在教學(xué)中解決教師的授課難題，又能解勢面，這能在教學(xué)中解決教師的授課難題，又能解決學(xué)生的理解上的困難。決學(xué)生的理解上的困難。近年來，一直有人在不斷的探索這方面的問題，并近年來，一直有人在不斷的探索這方面的問題，并且取得一定的成績。但還存在一定的缺陷，而且取得一定的成績。但還存在一定的缺陷，而MatlabMatlab恰好解決了這些問題！這使得這些抽象問題恰好解決了這些問題！這使得這些抽象問題能有一門精確的工具軟件來處理完成。這正是能有一門精確的工具軟件來處理

3、完成。這正是MatlabMatlab在圖像方面問題處理的應(yīng)用。在圖像方面問題處理的應(yīng)用。第1頁/共21頁第二頁，共22頁。之之間間的的作作用用力力與與這這兩兩個(gè)個(gè)電電荷荷的的電電量量乘乘積積成成正正比，比，與與它它們們之之間間距距離離的的平平方方成成反反比，比，作作用用力力的的方方向向在在兩兩個(gè)個(gè)電電荷荷的的連連線線上，上，兩兩電電荷荷同同號號為為斥斥力，力，異異號號為為吸吸力力( (x x l l) )，他他們們之之間間的的力力F F滿滿足：足：n由由電電場場強(qiáng)強(qiáng)度度E E的的定定義義可可知：知：第2頁/共21頁第三頁，共22頁。第3頁/共21頁第四頁，共22頁。坐坐標(biāo)標(biāo)向向量量( (x x

4、i i n ng gl li i n ng)g)ny y= =l li in ns sp pa ac ce e( (- -y ym,m,y ym)m); ; %縱縱坐坐標(biāo)標(biāo)向向量量( (x xi i n ng gl li i n ng)g)n X,X,YY= =mme es sh hg gr ri id d( (x,x,y)y); ; %產(chǎn)產(chǎn)生生自自變變量量網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)坐坐標(biāo)標(biāo)nR R1 1= =s sq qr rt t( ( (X X+ +1)1). . 2 2+ +Y.Y. 2)2); ;%第第一一個(gè)個(gè)正正電電荷荷到到場場點(diǎn)點(diǎn)的的距距離離nR R2 2= =s sq qr rt t( ( (X

5、 X- -1)1). . 2 2+ +Y.Y. 2)2); ;%第第二二個(gè)個(gè)正正電電荷荷到到場場點(diǎn)點(diǎn)的的距距離離nUU= =1.1./ /R R1 1+ +q.q./ /R R2;2;%計(jì)計(jì)算算電電勢勢nu u= =1:1:0.0.5:5:4;4;%等等勢勢線線的的電電場場向向量量( (x xi i n ng gl li i n ng)g)nf fi ig gu ur re e第4頁/共21頁第五頁，共22頁。第5頁/共21頁第六頁，共22頁。第6頁/共21頁第七頁，共22頁。第7頁/共21頁第八頁，共22頁。斥斥的的現(xiàn)現(xiàn)象，象，各各電電荷荷的的等等勢勢線線呈呈圈圈狀狀圍圍在在電電荷荷周周圍圍

6、( (z zh h u uw w i) i)，且且越越靠靠近近電電荷荷電電場場線線分分布布越越密密集集第8頁/共21頁第九頁，共22頁。y=0處有一負(fù)電荷n根據(jù)：n第9頁/共21頁第十頁，共22頁。- -4:4:0.0.2:2:4)4); ;%建建立立數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)格格nz z= =1.1./ /s sq qr rt t( ( (x x- -2)2). . 2 2+ +y. y. 2 2+ +0.0.0 01)1)- -1.1./ /s sq qr rt t( ( (x x+ +2)2). . 2 2+ +y. y. 2 2+ +0.0.0 01)1); ;%電電勢勢( (d di i n ns

7、 sh h) )的的表表達(dá)達(dá)式式nmme es sh h( (x,x,y, y,z)z)%三三維維曲曲面面繪繪圖圖第10頁/共21頁第十一頁，共22頁。第11頁/共21頁第十二頁，共22頁。n ng gmmi i n)n)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)格格. .x,x,y y的的取取值值范范圍圍都都是是 - -2,2,22nz z= =1.1./ /s sq qr rt t( ( (x x- -1)1). . 2 2+ +y. y. 2 2+ +0.0.0 01)1)- -1.1./ /s sq qr rt t( ( (x x+ +1)1). . 2 2+ +y. y. 2 2+ +0.0.0 01)1); ;

8、 %電電勢勢公公式式n p px,x,p pyy= =g gr ra ad di ie en nt t( (z)z); ; %求求電電勢勢在在x,x,y y方方向向的的梯梯度度即即電電場場強(qiáng)強(qiáng)度度nc co on nt to ou ur r( (x,x,y, y,z, z, - -1 12,2,- -8,8,- -5,5,- -3,3,- -1,1,- -0.0.5,5,- -0.0.1,1,0.0.1,1,0.0.5,5,1,1,3,3,5,5,8,8,1 122) ) %畫畫出出等等勢勢線線nh ho ol ld d o on n %保保留留上上一一次次作作圖圖痕痕跡跡nq qu ui i

9、v ve er r( (x,x,y, y,p px,x,p py, y, k k) ) %畫畫出出各各點(diǎn)點(diǎn)上上電電場場的的大大小小和和方方向向, , k k 為為圖圖形形參參數(shù)數(shù)控控制制%q qu ui iv ve er r是是繪繪制制點(diǎn)點(diǎn) x,x,yy處處的的矢矢量量 p px,x,p pyy, ,即即畫畫出出各各點(diǎn)點(diǎn)電電場場的的大大小小和和方方向向第12頁/共21頁第十三頁，共22頁。第13頁/共21頁第十四頁，共22頁。)(BvEqF第14頁/共21頁第十五頁，共22頁。q q的的粒粒子子在在磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度為為B B，電電場場強(qiáng)強(qiáng)度度為為E E的的電電磁磁場場中中運(yùn)運(yùn)動，動，建建立

10、立和和求求解解該該問問題題的的微微分分方方程，程，并并分分E E 0 0，B B 0 0；E E= =0 0，B B 0 0和和E E 0 0，B B= =0 0三三種種情情況況畫畫出出帶帶電電( (d d i i d di i n)n)粒粒子子在在電電磁磁場場中中的的運(yùn)運(yùn)動動軌軌跡。跡。第15頁/共21頁第十六頁，共22頁。第16頁/共21頁第十七頁，共22頁。第17頁/共21頁第十八頁，共22頁。第18頁/共21頁第十九頁，共22頁。認(rèn)識。就像這次我們做的有關(guān)電場分布以及帶電粒子在電磁場中運(yùn)動的問題，通過編寫程序我們可以直觀地看到電荷周圍的電場分布，以及帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動軌跡。讓問題變得簡單化，可視化，更加易于理解，也加強(qiáng)了我們動手解決問題的能力。n對于MATLAB課程的學(xué)習(xí)，首先要熟悉基本知識，其次多讀一些大神寫的程序，他們的程序往往變成規(guī)范，簡單易讀，再有就是一定要親自動手練習(xí)，只有自己親自敲代碼并運(yùn)行成功，才能切身體會(qi shn thu)到很多只是看程序所體會不到的東西，才能真正有所收獲。第19頁/共21頁第二十頁，共22頁。Thanks for listeningThanks for listening第20頁/共21頁第二十一頁，共22頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會計(jì)學(xué)。x=linsp