第２６卷 第４期 大 學 物 理 實 驗 Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．４２０１３年８月 ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ　ＯＦ　ＣＯＬＬＥＧＥ　 Ａｕｇ．２０１３ 收稿日期：２０１３－０４－０７ 文章編號：１００７－２９３４(２０１３)０４－００８９－０３ 基于 ＭＡＴＬＡＢ的靜電場模擬 畢　升，葉紅軍 (空軍工程大學，陜西 西安　７１００５１) 摘 要：在靜電場中引入電位和電場強度后，通過等電位線圖和場強分布圖可以具體的描述靜電場這種抽象的物質場。傳統的靜電場模擬實驗直觀地展現出了靜電場的分布從而形象地描述了靜電場，由于這種方法屬于類比模擬，所以存在一定的缺陷(比如不直接，不能描述立體規律等等)。隨著計算機技術的發展，利用計算機技術來模擬靜電場等物質場逐漸成為趨勢。通過借鑒大量資料簡要地介紹了如何利用計算機模擬靜電場，如何利用 ＭＡＴＬＡＢ軟件模擬靜電場的問題。關 鍵 詞：靜電場；靜電場模擬；傳統靜電場模擬實驗；計算機模擬；ＭＡＴＬＡＢ中圖分類號：ＴＰ　２７４ 文獻標志碼：Ａ 隨著科學研究和工程技術中對于靜電場的應用以及人們對于靜電應用和靜電現象研究的日益深入，近年來對于各類靜電場電位和電場強度的分布的了解也是越來越迫切［ １］。電場強度 Ｅ 和電位 Ｖ是兩個用來描述靜電場的基本物理量，由于標量在計算中和測量上要比矢量簡單得多，所以靜電場的模擬實驗中對靜電場的研究往往通過描繪出其電勢分布來進行。但是即便是這樣，想直接測量出靜電場的分布仍然是相當困難的。首先，靜電場是指對于觀察者靜止的電場，場區不能有電荷運動，所以不能用伏特計直接測量其電勢。其次，當探針放入待測的靜電場內時，由于靜電感應，探針會產生感應電荷，這些電荷產生的電場疊加在原電場上，將會使原電場發生明顯的畸變，測量將會失去意義。基于以上兩點原因，傳統的靜電場模擬實驗中實際利用靜電場和穩恒電流場具有相似的空間分布這一原理而進行模擬的。因此，模擬實驗中實驗結果得到的是近似的電場分布圖，而本文中的利用計算機(ＭＡＴＬＡＢ 為代表)模擬實驗則是從嚴格的靜電場公式出發，建立靜電場模型，運用計算機(ＭＡＴＬＡＢ)強大的圖形功能，獲得了更為準確的靜電場等位線和電力線分布圖，從而更加成功地模擬了靜電場。 １　靜電場概述 靜電場是由靜止電荷(相對于觀察者靜止的 電荷)激發的電場［ ２－３］。根據靜電場的高斯定理，靜電場的電場線起始于正電荷或無窮遠處，終止于負電荷或無窮遠處，因此靜電場是有源場；又從安培環路定理來說，在靜電場中沿任何閉合路徑移動電荷，靜電場所做的功為零，故靜電場又是保守場。由于靜電場是無旋場(位場)，故用標量電位φ來表征靜電場，它的單位是伏特(ｖｏｌｔａｇｅ)。電位亦稱電勢。電位是相對的，某點 Ｐ的電位為從該點到某一參考點 Ｍ(該點處電勢為零)移動單位正電荷時，電場對其所做的功。參考點通常位于無窮遠處，或者出于實用考慮，取地球表面為參考點。 ２　傳統的靜電場模擬實驗 靜電場的分布主要取決于電荷的分布［ ４］。由于帶電體周圍的靜電場分布在科學研究和工程技術中具有重要作用，因此對靜電場的研究的必要性由此可見。電位的分布常用來描繪靜電場，在傳統實驗中，通常采用穩恒電流場模擬靜電場的方法，即測量出與靜電場相對應的穩恒電流場的電位分布，從而確定出靜電場的分布。 靜電場與穩恒電流場是兩種不同本質的物理場，但是在一定條件下兩者的數學形式(遵守的規 律)相同，都遵守高斯定律，引入電位 Ｕ 之后，電 場強度 Ｅ ＝ ▽ Ｕ 。 對于靜電場，電場強度在無源區域內滿足一下數學關系 ∮ Ｅ ·ｄ ｓ ＝０　∮ Ｅ ·ｄ

總結

以上是生活随笔為你收集整理的静电场电位与电场强度matlab,基于MATLAB的静电场模拟的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。