电磁场的matlab仿真实验--m语言1

实验三：等量异号点电荷的电势分布

一、实验目的与要求

1.掌握命令窗口中直接输入语句，进行编程绘制等量异号点电荷的电势分布图；

2.掌握二维网格和三维曲面绘图的语句。

二、实验类型

设计

三、实验原理及说明

这里在命令窗口中直接输入简单的语句进行编程设计。MATLAB有几千个通用和专用

五、实验内容和步骤

（一）建立等量异号点电荷的电势方程

物理情景是oxy平面上在x=2,y=0处有一正电荷，x= -2,y=0处有一负电荷，根据

计算两点电荷电场中电势的分布，由于

（二）利用MA TLAB的函数, 绘制等量异号点电荷的电势分布图

首先选定一系列的x和y后，组成了平面上的网络点，再计算对应每一点上的z值。例如-5:0.2:5,-4:0.2:4分别是选取横坐标与纵坐标的一系列数值，meshgrid是生成数据网格的命令，[x,y]是xy平面上的坐标网格点。z是场点(x ,y)的电势，要求写出z的表达式。这里用到MA TLAB的函数mesh（）描绘3D网格图，meshgrid（）描绘在3D图形上加坐标网格，sqrt（）求变量的平方根。mesh（）是三维网格作图命令，mesh(x,y,z)画出了每一个格点(x,y)上对应的z值（电势）。在命令窗口中直接输入简单的语句，如下。

解1

解2

当场点即在电荷处时，会出现分母为零的情况，因此在r里加了一个小量0.01，这样既可以完成计算，又不会对结果的正确性造成太大影响。

另外需要注意的是表达式中的“./ ”、“.^ ”是对数组运算的算符，含义与数值运算中的“./ ”、“.^ ”相同，不同之处是后者只对单个数值变量进行运算，而前者对整个数组变量中的所有元素同时进行运算。

解2为了减少计算量，增加精确度，与先前的示例相比，计算范围由原先的-5

（三）要求在命令窗口中输入相应语句，设计一个二点电荷位于(-3,0)和(3,0) ，等量异号点电荷电势分布图的程序，要求用解1、2两种方法分别实现，并画出绘制图形。六、实验数据处理与分析

contour是绘制等高线的函数，以z为对象，则绘出的就是等势线。

quiver是绘制点[x,y]处的矢量[px,py]，即画出各点电场的大小和方向

gradient是取梯度函数。

七、预习与思考题

1.二维网格和三维曲面绘图的各有哪些函数？