利用MATLAB画等势线
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在《电磁场与波》的课程学习中,电势是一个描述电场特性的物理量。描述电势有多种方式,比如函数表达式和表格列出电势值。除了前面提到的这两种方法以外,画等势线图是一种简单直观的方法。下面就介绍一下如何利用MATLAB画电场的等势线图。
点电荷是电磁学中一个常用的概念。所谓的点电荷,是指一个带有限电量,而几何尺寸为零的荷电体。这显然是一个理想化模型,实际上并不存在。但是,当两个荷电体之间的距离远大于荷电体本身的尺寸时,可以近似地将它们之间的作用看成点电荷之间的相互作用。因此,我们先研究点电荷电场的电势分布。
假设点电荷Q位置在O(x0,y0),以无穷远点作为电势零点,电场中一点P(x,y)的电势
http://s4/bmiddle/6c7e168d4926b2c4037a3&690
可以用下面的函数计算得到P点的电势。为简单起见,我们认为下文提到的电荷量都经过系数处理,即
http://s13/bmiddle/6c7e168d4926b2d7c948c&690
function p=potential(x,y,Q0,x0,y0)
r=sqrt((x-x0)^2+(y-y0)^2);
p=Q0/r;
得到电势的计算函数之后,我们开始准备画点电荷电场的等势线。画等势线要用到contour函数,具体使用命令如下:
http://s8/bmiddle/6c7e168d4926b2fd6a047&690
上式中,z是坐标为(x,y)的点处的电势值,v是要画出的等高线序列。
下面,我们写出画Q=4πε的点电荷电场的等势线的程序。
clear all; close all; clc;
x=-100:100;
y=-100:100;
z=zeros(201,201);
v=-0.5:0.002:0.5;
Q1=1;
x1=0;
y1=0;
for m=1:201
end
figure;
contour(y,x,z,v);
http://s9/middle/6c7e168d4926b3bc0e118&690
利用同样的方式,我们还可以得到两个带等量同种电荷的点电荷电场等势线,以及两个带等量异种电荷的点电荷电场等势线。

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