基于MATLAB的点电荷系电场分布的用户图形界面设计

电场强度与电势是描述静电场性质的重要物理量,利用电场线与等势面可以形象地描述静电场的分布,对其进行数值计算和模拟显示,可以使教学内容更加直观,提高教学效率.本文利用MATLAB编程和MATLAB的GUIDE开发了点电荷系所形成的电场场强分布及电势分布的用户图形界面(GUI),实现了二维平面内任意点电荷系电场的电场线和等势面分布的可视化,并可以方便地调整电荷数目、电量及位置并实时显示,在教学中能起到很好的演示作用.     

利用Matlab模拟点电荷系的电场线和等势面

根据电场叠加原理,利用Matlab的绘图功能,绘出二维平面内点电荷系的等势面和电场线。以三个点电荷为例,模拟了它们的电场线和等势面,并通过改变电荷的位置和电荷量的大小对电场的分布情况进行分析比较,在教学中能起到很好的演示作用。     

基于COMSOL Multiphysics的静电场仿真分析

模拟静电场来帮助学生学习电场的性质是通常采用的方法,如MATLAB模拟和电极模拟方法,这些模拟方法相对抽象,学生不易操作.本文利用多功能物理场模拟软件COMSOL Multiphysics来模拟点电荷周围的电场及等势面,可形象、直观展示几种特殊的点电荷电场大小和方向及其等势面,不仅便于学生观察分析,也可加强对场强变化及等势面分布情况的直观认识,对学生学习静电场内容有很大的帮助.     

物理下册期中测试样卷

一、填空题1. 如果某个点电荷受到另外两个或两个以上点电荷作用时, 每两个点电荷之间的相互作用力仍可由决定, 但该电荷受到的合力应等于各电荷对它作用力的 .2. 如图所示, 在负点电荷Q的电场中, 将一负点电荷由A移到B,则此过程中, 电场力对电荷所做的功WAB O; 电荷的电势能EPA EPB. A、B两点电势UA UB;A、B两点电势差UAB 0. (填>、=或<)3. 如图所示为匀强电场等势面分布, A、B两等势面相距d=5.0×10-3m, 则该电场的场强大小E= ,方向是 .4. 两个电容器的电容C1 大于C2, 把它们充电到相同的电压, 其中的电量较大; 如果它所带…     

介质球在点电荷电场中产生的电势分布规律

推证了介质球在点电荷电场中产生的电势分布规律;同时由此推出了当介质球的电容率ε→∞时,介质球在点电荷的电场中为等电势体,以及金属导体球在点电荷电场中产生的电势分布规律．     

基于Matlab的点电荷系中的静电场三维可视化研究

基于Matlab提出了一种点电荷系电场强度和电势的三维可视化方法,使得对于点电荷系电场能够得到更加直观的认知,为点电荷系静电场的研究和教学提供了一种新方法。     

点电荷与导体球系统的电场线

用电像法将点电荷与中性导体球系统的电场化为一维点电荷分布系统的电场,导出电场线满足的方程,利用Mathematica软件画出了电场线簇图形,并对点电荷与接地导体球、点电荷与带电导体球两系统的电场线进行了描绘。     

电场线和等势面的灵活应用

在对电场的描述中，引入了电场线和等势面，这样不仅形象、直观，而且可以从两个不同的角度认识电场的特性．同时，利用电场线和等势面解题往往既快速又简捷．     

怎样利用电势、电势差求未知电场

电场强度和电势、电势差是电场中重要物理概念．理解它们物理意义的同时，还必须弄清楚它们的来龙去脉及其联系．电场强度是从力的角度研究电场而引入的，电势和电势差是从能量的角度研究电场而引入的．两者从不同侧面反映了电场这一特殊物质的两种属性，它们存在着必然的联系．电场线可以形象化的描述电场，电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线在某一区域的密疏分布可以表示场强的大小．因此，电场线与电势也有密切联系．电场线、电场强度与电势、电势差之间联系可归纳如下：1)电场强度跟等势面垂直，电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面；     

Mathematica辅助中学物理教学

对于两个点电荷的模型,高中物理课程标准要求学生能够用电场线、等势面去描述等量异种、同种电荷的电场强度、电势分布.基于Mathematica创建交互式程序,在课堂教学中动态地演示点电荷模型电场线、等势面的变化图景,对培养学生模型建构的科学思维和提高物理问题解决能力有积极的影响.     

导体球壳上感应电荷及空间电场的分布(2)

本文利用镜象法讨论了在不接地导体球壳附近有点电荷时，空间的电场分布和球壳表面上感应电荷的分布。     

导体球壳上感应电荷及空间电场的分布(1)

本文利用镜象法讨论了在接地导体球壳附近有点电荷时，空间的电场分布和球壳表面上感应电荷的分布。     

介质中电荷所受电场力的研究

在两个自由点电荷的电场中，两点电荷之间的相互作用力与点电荷所受的电场力是不同的，在真空中，这两种力是相似的，因为它们都满足这两点电荷之间相互作用的库仑定律，无论在真空中还是介质中，这两个点电荷之间的相互作用力都由它们相互作用的库仑力决定，但在一般情况下，在介质中，作用在点电荷上的电场力是不能由这两个点电荷之间的库仑力决定的，在电场中，如果让各向同性的均匀介质无限分布，作用在点电荷上的电场力仍可由两点电荷间的库仑力决定，本文研究了介质中点电荷所受的电场力等于两点电荷之间的库仑力的充要条件。     

介质中点电荷所受电场力的研究

在两个自由点电荷的电场中，两点电荷之间的相互作用力与点电荷所受的电场力是不同的．在真空中，这两种力是相似的，因为它们都满足这两点电荷之间相互作用的库仑定律．无论在真空中还是介质中，这两个点电荷之间的相互作用力都由它们相互作用的库仑力决定．但在一般情况下，在介质中，作用在点电荷上的电场力是不能由这两个点电荷之间的库仑力决定的．在电场中，如果让各向同性的均匀介质无限分布，作用在点电荷上的电场力仍可由两点电荷间的库仑力决定．本文还研究了介质中点电荷所受的电场力等于两点电荷之间的库仑力的充要条件．     

在电磁学体系下讨论运动电荷的电场与磁场的联系

本文以点电荷相对导体圆环运动为例，在麦克斯韦电磁理论的体系下，阐明导体圆环系下电场与磁场之间的联系，以揭示电磁场的相对性。     

加速运动点电荷瞬时自身系中的势与场

本文从点电荷在自身系中激发的惠特克(Whittaker)势出发,通过点电荷自身参考系与瞬时自身系之间的广义林德勒(Rindler)变换分析了点电荷做一般加速运动时其瞬时自身系中的电磁势与场强分布。使用四维张量在不同参考系变换的方法所求出的点电荷在瞬时自身系中的电场强度分布与前人通过定性分析得出的结果一致。本文的新意在于求出了点电荷瞬时自身系中的电磁势具有非零的空间分量,从而消除了流行教材在此问题上潜在的逻辑漏洞。本文的工作或许可以为使用洛伦兹变换推求运动点电荷在一般的惯性参考系中激发的电磁场分布的方法提供一个可靠的物理前提。     

用微元法求解平方反比规律力或场问题类比分析

类比分析了用微元法求解无限长的均质直线与质点的引力，无限长均匀带电直线产生的电场分布以及与点电荷的库仑力，无限长载流导线的磁场分布．     

点电荷场中的重力单摆及简谐振动

单摆是力学中的最基本模型,点电荷电场是电学中的最基本模型.将带电小球单摆置于点电荷电场中,带电小球既受到重力作用也受到点电荷电场的作用,由于点电荷电场是非均匀场,带电小球在重力的均匀场和点电荷的非均匀电场中摆动.本文讨论了带电小球做简谐振动的条件,发现在点电荷非均匀场中带电小球做小幅摆动仍可产生简谐运动,给出简谐振动的周期,并指出其等效场的意义.     

均匀带电细圆环电场的计算机模拟

用Matlab程序对均匀带电细圆环在空间激发的电场进行了计算机模拟,可以输出带电圆环附近任意一点的电场强度及电势,做出了过环心与圆环垂直的平面内的等势线,以及三维空间的等势面,实现了电场的可视化,便于形象地理解带电圆环激发电场的空间分布.     

用高斯定理推导共线电荷系的电场线方程

本文通过取电场线管和两个断面组成的高斯面,用高斯定理推导出了共线点电荷系的电场线方程,该方程能推广到一般的共线电荷系.用计算机软件画出了几种典型的共线电荷系的电场线.