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.     

运用MATLAB程序演示点电荷系的等势面

用MATLAB程序演示了点电荷系所激发电场的等势面，并且讨论了电荷对称分布情况下，点电荷系的等势面及电场分布的特点．     

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。     

用计算机模拟点电荷在二维平面上的静电场

二维平面上的点电荷的静电场是静电场问题的基础，作者独立开发了软件用以模拟，此程序由用户决定点电荷的所有参数，快速地生成视阈内的等势线与电场线，使用户方便的获得电场直观印象，并可以得到任意点的电势与场强，该程序操作简单，对于学生、教师的学与教都能起到很好的辅助作用。     

静电场描绘实验的改进

静电场描绘实验中,通常是采用直流电场来模拟静电场（可模拟平行板电场,一对正负点电荷电场及单个点电荷电场）．如在导电纸上用一对平行金属条电极就可模拟平行板电场,理论上讲,平行板中央的等势线应该是相互平行的直线．但实验的结果往往是导电纸上各等电势点所连成的线未及金属电极的边缘就明显弯曲．经过多组观察,其原因是电极与导电纸接触不良所致．Ｊ２３１５型电场等势线描绘仪的条形金属电极仅在中央用一颗螺丝固定在底板上,而两端与导电纸的接触就不一定良好,为验证这个结论,先用电桥来检验,用多用表的电阻档,将多用表的…     

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。     

电子全息法观测点电荷微电场分布及荷电量

本文采用一种简易制备静电场样品的方法,基于以下物理事实:一个置于薄导电碳膜上的非导电粒子,例如直径为0.31μm聚乙烯乳剂小球,在电镜中观察时,由于静电积累效应,它将成为一个荷电体,很显然,这个荷电体带有正电量Q,并能用一个点电荷场来模拟这个合成电场.采用这个模型,能用电子全息法观测由该点电荷所形成的静电场分布及荷电量的大小.     

Mathematica在镜像法求解静电场边值问题中的应用

研究了静电场中不同边界条件下(球面、柱面或无限大平面)的边值问题.首先借助Mathematica软件对求得的复杂的数学结果进行分析和数值模拟,然后绘制出其等势线和电场线图,实现静电场边值问题的场分布的可视化,进一步帮助学生直观的看清不同边界条件下场分布的特点,最后通过可视化的结果加深对镜像法求解静电场边值问题的理解.     

一种描绘静电场分布的实验装置

设计出一种描绘静电场等电势线和电力线分布的装置,包括两个异号静点电荷产生的电场和金属平行板电极产生的匀强电场,通过这种装置可方便地描绘出静电场的分布规律.     

基于智能手机的静电场描绘及模拟

鉴于疫情防控期间物理实验的居家学习难度,以静电场描绘实验为例,针对其打点量多造成的数据测算和处理量大、复杂且耗时等特点,提出了基于智能手机中的相机及Geogebra软件的数据处理方法,可利用手机完成实验后续的半径测量、等势线绘制、数据拟合及三维等势面的模拟等过程。相比于其他测算方法,基于智能手机的静电场描绘方法可行性及准确性高,操作简单且模拟的电场分布图像生动直观,有助于学生提高实验效率并加强对静电场分布的把握,对物理实验的线上教学具有一定的参考意义。     

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…     

平行导体板与带电直导线电场的保角变换分析

平行导体板间点电荷的静电场问题,由于其物理图像清晰,已经得到解决．平行导体平板问线电荷的静电场,可用分离变量法求解其问的电场,但比较繁琐、不直观．本文采用保角变换法分析了平行导体板和线电荷形成的静电场问题,采用指数变换与镜像法联合使用的方法,求解其间的电场分布．通过电势表达式,得到电场的解析形式,并结合Maflab画出电场线图形,最后将结果引申到平行导体板带电情况下的电势分布．     

电子全息法及其在观测微电场分布中的应用

介绍了电子全息术的工作原理以及制备静电场样品的新方法:一个置于薄导电碳膜上的非导电粒子,例如直径为0.31μm聚乙烯乳剂小球,在电子显微镜中观察时,由于静电积累效应,它将成为一个荷电体,这个荷电体带有正电量Q,并能用一个点电荷场来模拟这个合成电场。采用这个模型,能用电子全息法观测由该点电荷形成的静电场分布及荷电体大小。 关键词：     

利用Matlab直观感受不等量异种电荷电场和电势

文章通过Matlab软件,模拟不等量异种电荷的电场线和等势面,使原本抽象难懂的电场线和等势面变得直观形象,有助于解答学生的疑问,拓展学生的思维.     

静电场中电场强度的数值意义

“近场强远场弱”是静电场的普遍特点,宏观带电体的静电场是点电荷电场叠加的结果.本文以静电场中两个实际的电场强度问题为例,用相对数值比较了电荷分布对电场强度的贡献,阐述电场强度“近场强远场弱”的数值意义.     

静电场中电场力做功与路径无关推导方法的商榷

 1. 问题的提出
现行大学物理教材(吴百诗,《大学物理基础》;张三慧,《大学物理基础学》,以下均简称教材)在证明“静电场中电场力做功与路径无关”的结论时,思路是从库仑定律和叠加原理出发来证明电场力做功与路径无关,即先证明点电荷产生的电场中电场力对试验电荷做功(以下简称电场力做功)与路径无关,然后再证明任意带电体产生的电场中电场力做功与路径无关。在证明任意带电体产生的电场中电场力做功与路径无关时,教材认为任意带电体可分割为无数多个电荷元,每个电荷元可看成点电荷,根据叠加原理和点电荷产生的电场中电场力做功与路径无关的结论,任意带电体产生的电场中电场力做功与路径无关。这种推导方法的言下之意是,每个电荷元产生的场强dE 均可表达为1/(r²)的函数,而点电荷的电场中电场力做功与路径无关的结论通过简单的数学推导可以证明,因此,任意带电体的电场亦有此结论。     

物理教学点滴

物理教学点滴徐忠民（合肥电力学校２３００５１）１静电场描绘实验步骤的改进在程川吉编写的《物理实验》中，关于静电场描绘实验的设计原理不涉及电场中任意两个相邻等势面间的电势差相等时，利用等势面的疏密程度也可表示电场强弱等内容，我们对该实验的步骤作了部分改...     

利用 Canvas 描绘多个点电荷的电场线和等势面

利用 JavaScript 和 Canvas 等编写了一个程序,可以用来同时描绘多个点电荷的电场线和等势面. 本程 序可以直接在网络浏览器中运行,以网页的形式显示出多个点电荷的电场线和等势面的分布图. 电荷数量可选,每 个电荷的电荷量大小可在一定范围内任意设置. 程序界面形象直观,方便实用,运行速度快,具有较高的实际教学 和应用价值     

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．     

静电场及电荷运动的VPython可视化模拟

本文基于库仑定律和场强叠加原理,利用计算机软件VPython模拟不同电荷分布的静电场,并利用Plotly软件分析各点电场强度大小;研究了点电荷和电偶极子在静电场中的运动轨迹及其能量特征,实时三维可视化电偶极子的运动过程,并探究其运动规律.教学实践表明:基于VPython和Plotly的静电场及电荷运动可视化模拟,能使学生更好地理解和灵活运用静电学相关知识,是对传统物理教学的有益补充.