两个无限大平面电极,相距d,点位分别为0和V,板间充满密度为ρ0x/d的体电荷,求板间的电位分布、电场强度和极板上的电荷面密度的matlab仿真代码
时间: 2024-03-24 12:37:13 浏览: 145
基于Matlab 模拟线电荷电场分布的仿真实验报告
本题需要使用二维静电场的基本理论和电势的计算方法。下面是使用Matlab求解的代码:
```matlab
% 定义计算区域及边界条件
nx = 50; % x轴方向网格点数
ny = 50; % y轴方向网格点数
Lx = 1; % x轴方向计算区域长度
Ly = 1; % y轴方向计算区域长度
dx = Lx / (nx - 1); % x轴方向网格间距
dy = Ly / (ny - 1); % y轴方向网格间距
x = linspace(0, Lx, nx);
y = linspace(0, Ly, ny);
[X, Y] = meshgrid(x, y); % 构造网格
V = zeros(ny, nx); % 初始化电势
% 定义模型参数
V0 = 1; % 点位电势
d = 0.1; % 电极距离
rho0 = 1; % 电荷密度
% 计算电势分布
V(:,1) = V0; % 设置左侧边界条件
V(:,nx) = 0; % 设置右侧边界条件
for k = 1:1000 % 迭代求解
for i = 2:ny-1 % 对于内部网格点,使用五点差分法计算新的电势
for j = 2:nx-1
V(i,j) = (V(i-1,j) + V(i+1,j) + V(i,j-1) + V(i,j+1) + rho0*x(j)*dx^2) / 4;
end
end
end
% 计算电场强度
[Ex, Ey] = gradient(-V, dx, dy);
% 计算电荷面密度
sigma = rho0 * x / d;
% 可视化结果
figure;
subplot(2, 2, 1);
surf(X, Y, V);
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('V');
title('Potential Distribution');
subplot(2, 2, 2);
quiver(X, Y, Ex, Ey);
xlabel('x');
ylabel('y');
title('Electric Field');
subplot(2, 2, 3);
plot(x, sigma);
xlabel('x');
ylabel('\sigma');
title('Charge Density');
subplot(2, 2, 4);
plot(x, V(:,round(nx/2)));
xlabel('x');
ylabel('V');
title('Potential along y-axis');
```
在上述代码中,使用了五点差分法对二维电势方程进行求解,并通过梯度函数计算了电场强度,通过电荷密度公式计算了电荷面密度,并使用可视化函数展示了求解结果。可以通过调节模型参数和迭代次数来优化求解结果。
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