南邮计算物理实践报告.doc

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1、南京邮电大学实　验报告课程名称：计算物理实践专业：应用物理学学号：姓名：完成日期：2014年7月目录第一章简单物理实验的模拟及实验数据处理………………………11.1问题描述…………………………………………………………………11.2原理分析…………………………………………………………………11.2.1特殊情况…………………………………………………………11.2.2一般情况…………………………………………………………31.3Matlab程序仿真…………………………………………………………41.4Matlab仿真结果………………………………

2、…………………………4第二章方程组的解…………………………………………………………52.1问题描述…………………………………………………………………52.2原理分析…………………………………………………………………52.2.1迭代公式的建立及其几何意义…………………………………52.2.2解题过程…………………………………………………………52.3流程图……………………………………………………………………62.4Matlab程序仿真…………………………………………………………62.5Matlab仿真结果…………………………………………

3、………………6第三章静电场问题的计算…………………………………………………73.1问题描述…………………………………………………………………73.2原理分析…………………………………………………………………73.3Matlab程序仿真…………………………………………………………93.4Matlab仿真结果…………………………………………………………9第四章热传导方程和波动方程的差分解法…………………………104.1问题描述…………………………………………………………………104.2原理分析……………………………………………………………

4、……104.3解题步骤…………………………………………………………………134.4Matlab程序仿真…………………………………………………………134.5Matlab仿真结果…………………………………………………………13第五章矩量法在静电场边值问题计算中的应用……………………165.1问题描述…………………………………………………………………165.2原理分析…………………………………………………………………165.3Matlab程序仿真…………………………………………………………185.4Matlab仿真结果…………………………

5、………………………………18结束语……………………………………………………………………………19参考文献…………………………………………………………………………20附录一……………………………………………………………………………21附录二……………………………………………………………………………22附录三……………………………………………………………………………23附录四……………………………………………………………………………25附录五……………………………………………………………………………26第一章简单物理实验的模拟及实验数据处

6、理1.1问题描述模拟电偶极子的场和等位线。设在处有电荷，在处有电荷。那么在电荷所在平面上任何一点的电势和场强分别为，。其中，。又设电荷，，。1.2原理分析电偶极子是指一对等值异号的点电荷相距一微小距离所构成的电荷系统，它是一种常见的场源存在形式。1.2.1特殊情况图（1）表示中心位于坐标系原点上的一个电偶极子，它的轴线与Z轴重合，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）其中与分别是q和-q到P点的距离。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

7、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r的平方成反比，并且和场点位置矢量r与z轴的夹角β有关。为了便于描述电偶极子，引入一个矢量，模为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（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r和β的函数，于是有（5）从（4）式和（5）式可以看到，电偶极子的远区电位和电场分别与r的平方和r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，

8、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r和两个分量，则有：（6）把电场表达式（5）带入上式，得：（7）