电磁场的matlab仿真实验--m语言1

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的函数文件。 函数名称 input figure refresh plot title xlabel ylabel text grid subplot mesh function sum cross dot imag real

函数功能 m语言输入语句 创建图形对象 刷新图形 直角坐标系中绘图 标注图形名称 X轴参量标注 Y轴参量标注 在图形上标注文字注释 在图形上加坐标网格 将图形窗口分为若干子图 3D网格图 m语言的函数文件 求各列元素的和 为两个矢量的矢量积（叉积） 为两个矢量的数量积（点积） 显示复数的虚部 显示复数的实部 四、实验仪器 序 号 名 称 主要用途 1 一台安装Windows2000的pc机。计运行 算机的具体要求：⒈Pentium3以上MATLAB仿的CPU；⒉建议至少256MB的内存；真软件。 ⒊建议硬盘至少20GB4.安装MATLAB仿真软件。

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MATLAB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MATLAB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？