用Python画出点电荷周围电势

用Python画出点电荷周围电势的过程可以分为以下几步：

1. 定义点电荷的位置和电荷量
2. 定义计算电势的函数
3. 定义画图函数，生成电势分布图

以下是具体的实现过程：

1. 定义点电荷的位置和电荷量

假设点电荷位于坐标(0, 0)，电荷量为q = 1。

2. 定义计算电势的函数

根据库仑定律，点电荷周围的电势可以表示为V = kq / r，其中k为库仑常数，r为距离。

import numpy as np

def calc_potential(x, y, q):
    k = 8.99e9  # 库仑常数
    r = np.sqrt(x ** 2 + y ** 2)  # 距离
    if r == 0:
        return np.inf  # 如果距离为0，则返回无穷大
    else:
        return k * q / r

3. 定义画图函数，生成电势分布图

import matplotlib.pyplot as plt

def plot_potential(q, xlim=(-10, 10), ylim=(-10, 10)):
    # 定义坐标范围和分辨率
    x = np.linspace(xlim[0], xlim, 100)
    y = np.linspace(ylim, ylim, 100)
    X, Y = np.meshgrid(x, y)

    # 计算每个点的电势值
    V = np.zeros_like(X)
    for i in range(X.shape):
        for j in range(X.shape):
            V[i, j] = calc_potential(X[i, j], Y[i, j], q)

    # 画图
    plt.contourf(X, Y, V, cmap='coolwarm')
    plt.colorbar()
    plt.scatter(, , s=100, c='white', marker='o')
    plt.xlabel('x')
    plt.ylabel('y')
    plt.title('Electric potential distribution around a point charge')
    plt.show()

调用plot_potential函数，生成电势分布图：

plot_potential(1)