文档介绍:实验一 静电场仿真
1.实验目的
创建静电场中电场及电位空间漫衍的直寓目法。
2.实验仪器
盘算机一台
3.根本原理
当电荷的电荷量及其位置均不随时间变革时,电场也就不随时间变革,这种电场称为静电场。
点电荷q在无限大真空中产生的电场强度E的数学表达式为
(是单位向量) (1-1)
真空中点电荷产生的电位为
(1-2)
其中,电场强度是矢量,电位是标量,所以,无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的,电场强度为
(是单位向量)(1-3)
电位为
(1-4)
本章模拟的就是根本的电位图形。
4.实验内容及步调
(1) 点电荷静电场仿真
题目:真空中有一个点电荷-q,求其电场漫衍图。
步伐1:
负点电荷电场示意图
clear
[x,y]=meshgrid(-10::10);
E0=-12;
q=*10^(-19);
r=[];
r=sqrt(x.^2+y.^2+*10^(-10))
m=4*pi*E0*r;
m1=4*pi*E0*r.^2;
E=(-q./m1).*r;
surfc(x,y,E);
负点电荷电势示意图
clear
[x,y]=meshgrid(-10::10);
E0=-12;
q=*10^(-19);
r=[];
r=sqrt(x.^2+y.^2+*10^(-10))
m=4*pi*E0*r;
m1=4*pi*E0*r.^2;
z=-q./m1
surfc(x,y,z);
xlabel('x','fontsize',16)
ylabel('y','fontsize',16)
title('负点电荷电势示意图','fontsize',10)
步伐2
clear
q=2e-6;k=9e9;a=;b=0;x=-4::4;y=x;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+*10^(-10));
R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+*10^(-10));
Z=q*k*(1./R2-1./R1);
[ex,ey]=gradient(-Z);
ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;
cv=linspace(min(min(Z)),max(max(Z)),40);
contour(X,Y,Z,cv,'k-');
hold on
quiver(X,Y,ex,ey,);
clear
q=2e-6;k=9e9;a=;b=0;x=-4::4;y=x;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+*10^(-10));
R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+*10^(-10));
U=q*k*(1./R2-1./R1);
[ex,ey]=gradient(-U);
ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;
cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40);
surfc(x,y,U);
实验二 恒定电场的仿真
1.实验目的
创建恒定电场中电场及电位空间漫衍的直寓目法。
2.实验仪器
盘算机一台
3.根本原理
电场的巨细和偏向均不随时间变革的场称为恒定电场,如直流导线,虽说电荷在导线内运动,但电场不随时间变革而变革,所以,直流导线形成的电场是恒定电场。
对付恒定电场,我们可以假设其为静电场,假设有静止不动的漫衍在空间中的电量q产生了这一电场。通过一些界限条件等确定自己所需要的变量,然后用静电场的要领来求解问题。
4.实验内容及步调
(1)高压直流电线外貌的电场漫衍仿真
题目:假设两条高压导线分别是正负电流,线间距2m,,电流300A,两条线电压正负110kV,求外貌电场漫衍。
R
R
D=2m
X
Y
P
图2-1高压直流电线示意图
R2
R1
步伐
clear
[x,y]=meshgrid(-2::2);
r1=sqrt((x+1).