直角域内点电荷场分布使用matlab绘制电场矢量三维图

在MATLAB中，要绘制直角坐标系中点电荷场分布的电场矢量三维图，你可以按照以下步骤操作：

1. **设置环境**：
首先，你需要安装`meshgrid`, `quiver3`, 和 `surf` 函数，如果还没安装，可以使用 `addpath` 或者 `which` 检查是否已包含。

2. **定义函数**：
创建一个函数来计算给定点(x, y)处的电场强度，通常使用库仑定律公式 E = (k * q) / r^3，其中 k 是静电力常数，q 是电荷量，r 是距离。

function [Ex, Ey] = electric_field(x, y, q, distance)
    k = 9e9; % Coulomb's constant in N m^2 C^-2
    r = sqrt(x.^2 + y.^2);
    Ex = k * q ./ (r .* r .* r);
    Ey = zeros(size(x));
end

3. **创建网格**：
使用 `meshgrid` 函数创建 x、y 方向的网格，然后选择一些特定的 z 值来生成一个三维空间的点。

[x, y] = meshgrid(-5:.1:5); % Create a grid for the plot
z = linspace(-5, 5, 100); % Choose z values
[X, Y, Z] = ndgrid(x(:), y(:), z(:)); % Combine the grids into one structure

4. **计算电场**：
对每个 (x, y, z) 点应用上面定义的函数。

[Ex_values, Ey_values] = cellfun(@(p) electric_field(p(1), p(2), 1, sqrt(p(1)^2 + p(2)^2 + p(3)^2)), [X(:), Y(:), Z(:)], 'UniformOutput', false);

5. **绘制矢量图**：
将电场数据转换成 quiver3 可接受的形式，并绘制三维矢量图。

[Ex_matrix, Ey_matrix] = reshape([Ex_values; Ey_values], size(X, 1), size(Y, 1), []);
quiver3(X, Y, Z, Ex_matrix, Ey_matrix, [], 'k'); % Black arrows
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');
title('Electric Field Vectors of Point Charge');

6. **显示图像**：
最后，调用 `view` 函数查看不同角度的视图，例如 `view(3)` 显示正交切片，`view(-35, 20)` 自定义视角。

现在你已经有了一个直角坐标系中点电荷场分布的电场矢量三维图。如果你想要模拟多个电荷，只需要对上述代码稍作修改，比如将 `electric_field` 中的电荷量 `q` 设置为每个电荷的值。