用matlab数值分析报告电偶极子地等电势图和电场线图

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1、实用标准文案合肥学院创新课程设计报告题目：用matlab分析电偶极子的等电势图和电场线系别：电子信息与电气工程系专业：通信工程专业班级：14姓名：导师：成绩：2013年精彩文档实用标准文案《通信技术综合创新课程设计》任务书精彩文档实用标准文案精彩文档实用标准文案论文题目电偶极子的电场以及电势的分布设计类型工程应用导师姓名郑娟学生姓名郭振京，钟先锋、许鹤主要内容及目标电偶极子的电场和等位线，要求：1、了解并掌握MATLAB软件，熟练运用MATLAB语言进行数值运算。2、熟练掌握电偶极子所激发出的静电场3、掌握等位线与电力线的绘制方法4、计算给定电偶极子其周围空间任意一点的电场强度公式5

2、、用MATLAB模拟电偶极子场分布设计技术参数电偶极子，电位函数，场强函数，模拟场分布计划学生数及任务计划学生数3人1人主要进行系统方案设计；1人主要进行系统搭建；1人主要进行系统调试和数据分析;计划设计进程第17周查资料了解电偶极子的电场以及电势的分布的原理，设计电偶极子的电场以及电势的分布实现方案第18周实现电偶极子的电场以及电势的分布，同时完成课程设计报告参考文献[1]赵凯华;电磁学M北京高等教育出版社(2004年4月第2版)[2]高会生;MATLAB原理与工程应用电子工业出版社(2006年1月第1版)[3]边莉;电磁场与电磁波2009年九月第一版哈尔滨工业大学出版社[4]程莉

3、;电磁场与电磁波课程教学改革新思路[J];中国科教创新导刊;2010年35期[5]许碧惠;电磁场与电磁波课程的教学思考[J];电气电子教学学报;2009精彩文档实用标准文案目录电偶极子的等电势图和电场3一电偶极子原理以及相关知识31.1电偶极子定义31.2电偶极子原理3二演示程序62.1电偶极子电势在matlab中的模拟62.2电偶极子电场在matlab中的模拟8三结束语9四参考文献10精彩文档实用标准文案电偶极子的等电势图和电场一电偶极子原理以及相关知识1.1电偶极子定义一个实体，它在距离充分大于本身几何尺寸的一切点处产生的电场强度都和一对等值异号的分开的点电荷所产生的电场强度相同

4、。电偶极子（electricdipole）是两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。电偶极子的特征用电偶极距P＝lq描述，其中l是两点电荷之间的距离，l和P的方向规定由－q指向＋q。电偶极子在外电场中受力矩作用而旋转，使其电偶极矩转向外电场方向。电偶极矩就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故简称电矩。如果外电场不均匀，除受力矩外，电偶极子还要受到平移作用。电偶极子产生的电场是构成它的正、负点电荷产生的电场之和。1.2电偶极子原理两个点电荷q和-q间的距离为L。此电偶极子在场点P处产生的电位等于两个点电荷在该点的电位之和，即（1）图（1）表示中心位于坐标系原点上的一个电偶极子

5、，它的轴线与Z轴重合，其中与分别是q和-q到P点的距离。精彩文档实用标准文案图1电偶极子一般情况下，我们关心的是电偶极子产生的远区场，即负偶极子到场点的距离r远远大于偶极子长度L的情形，此时可以的到电偶极子的远区表达式（2）可见电偶极子的远区电位与成正比，与的平方成反比，并且和场点位置矢量与轴的夹角有关。为了便于描述电偶极子，引入一个矢量P，摸P=qL，方向由-q指向q，称之为此电偶极子的电矩矢量，简称为偶极矩，记作P=qL（3）此时（2）式又可以写成（4）电偶极子的远区电场强度可由（4）式求梯度得到。因电位只是坐标和的函数，于是有（5）从（4）式和（5）式可以看到，电偶极子的远区电

6、位和电场分别与的平方和的三次方成反比。因此，其电位和场强随距离的下降比单个点电荷更为迅速，这是由于两个点电荷q和-q的作用在远区相互抵消的缘故。根据（4）式，电偶极子的等电位面方程可由精彩文档实用标准文案为定值得到。将电力线微分方程写成球坐标形式，并注意此时电场只有和两个分量，有（6）把电场表达式（5）带入上式，得（7）解上式得（8）式（8）即是电偶极子远区场的电力线方程。图（2）绘出了电偶极子为常数的平面内（8）式取不同的常数所对应的等电位线和等电力线。图2电偶极子的电力线与等位线需要说明的是图中准确的只是电力线的形状，电力线的疏密并不严格与场强成正比，只是疏的地方场强小些，密的地

7、方场强大些而已。前面讨论了电偶极子的中点位于坐标系原点且偶极矩方向为Z的情况。对于中点不在原点和偶极矩非Z的方向的一般情况，通过与前面类似的推导，可以得到远区的电位（9）其中，是电偶极子中心指向场点P的相对单位位置矢量，偶极矩P=qL，L的方向依然规定为从-q到q。精彩文档实用标准文案经推导还可得到远区场的电场强度表达式（10）由上式可以看出,电偶极子的电场线均分布于子午面上即由r、θ构成的平面上,并且任意一个子午面上的电场线分布都相同。从以上几种不同情况