文档介绍：COMSOL模拟仿真静电场及对场强和等势面分析
摘要：为了研究电荷与电荷间相互作用的传递方式，法拉第首次创造性地提出场的观点，电场是
一种看不见、摸不着客观存在的物质，为对其描述形象化，法拉第又提出力线的概念。后经麦克斯韦将E dS
1
q 可很容易求出具有几
s
0 S内
何对称结构导体的电场强度的大小，而对于电场强度分布不太直观。在
COMSOLMultiphysics 模拟点
电荷和各种带电导体球，可清楚的看到周围场的分布。
模拟是，电荷密度
在二维平面类，可以展示出正电荷和负电荷周围
电场分布情况。负点电荷模拟界面如图
1 ：
图 1 负点电荷模拟界面
正点电荷和负点电荷的电场求解结果如下图：图 2：正点电荷的电场和图 3：负点电荷的电场。
图 2 正点电荷的电场图 3 负点电荷的电场
从右侧彩虹条的变化可以看出清楚的展示出电场强度随空间距离的变化关系。同时，也能看出电场强
度的方向关系，正电荷周围的电场以正电荷为源，向外发散，负点电荷周围电场向负点电荷收缩，充分展
现静电场有源的属性，且电场强度的大小也可用有向线段来表示，对场分布显示更加直观。
在电势的教学中发现，学生单靠课本上所展示的等势面图，相对较单一，尤其是等势面的变化与电场
[3]
强度相结合问题中，对等势面理解不清楚。通常测量稳恒态的电流场的电压来得到电势分布关系。本次
采用软件可将电场强度和等势面及其变化关系清楚展示。如下图 4：正点电荷的等势面与场强关系和图 5：
正点电荷的等势面与场强关系。
图 4 正点电荷的等势面与场强关系图 5 正点电荷的等势面与场强关系
从图 4和图 5中直观地展示出等势面与该处的电场线垂直，并看到等势面密集的地方场强大，等势面稀疏的地方场强小 [5] 。
（二）、两个等量点电荷的电场与等势面模拟
两个等量点电荷在空间形成各自的电场，在两个场相互作用过程中，电场强度是矢量，符合矢量运算
规则，在空间进行场叠加，最后形成稳定的电场。作为高中教学和和最重要的特殊电场，尤其是电荷在此
场中运动是电场力、电势、电势能的变化关系分析，是教学的重点也是难点。在学****中，学生对场特性的
理解，对这一块问题分析的非常重要。如下是对电厂的模拟结果：图
6：两个正点电荷的场强分布；图
7：
两个正点电荷的场强分布；图
8：两个正点电荷的等势面分布；图
9：两个负点电荷的等势面分布