王明美

（合肥师范学院电子信息工程学院，安徽合肥 230061）

一对点电荷电场的MATLAB模拟实验

王明美

（合肥师范学院电子信息工程学院，安徽合肥 230061）

设计了应用MATLAB对两个点电荷的电场强度和电势进行模拟的实验，对电场和电势的数值进行计算，绘制出相应电场线和等势线的图形。

点电荷；电场线；等势面；MATLAB绘图

1 引言

MATLAB是一种广泛应用于科研、工程计算及数值分析领域的高级语言。它以矩阵作为数据操作的基本单位，提供了十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和功能强大的绘图功能。MATLAB在大学物理实验中也有着广泛应用。在中学和大学物理电磁学教程中，各种点电荷的电场线呈平面分布，等势面通常用等势线表示［1］［2］，本文设计了应用MATLAB模拟点电荷对的平面等势线和电场线的实验。

2 实验目的和实验原理

2.1 实验目的

应用MATLAB模拟点电荷对的平面等势线和电场线

2.2 实验原理

为方便起见，先建立一对点电荷产生的无量纲的电势和电场强度模型。

先建立一对点电荷产生的无量纲的电势和电场强度模型。

由电场强度的叠加原理可知：

对于两个点电荷系统，设两个点电荷相距为a，所带电量分别为q1和q2，两个点电荷到p点的距离为r1和r2，见图1。

图1 两个点电荷的系统

其中，x＊＝x／a，y＊＝y／a，U0＝kq1／a，q＊＝q2／q1。U0是q1在原点产生的电势，q＊＝q2／q1是电荷比。

场强可表示为

电场强度可通过约化电势计算。电场线可根据电场强度绘制。电场线从正电荷发出，当电场线的起点离电荷很近时，可认为起点绕电荷是均匀分布的。……