matlab画两根无限长的方形柱子垂直于 xy 平面,每根柱子四个角的横纵坐标均为整数,画两根柱子均通以均匀分布的电流,且电流密度的绝对值相等。用两幅图分别画出左右两根柱 子电流都垂直纸面向外,左边垂直纸面向外且右边垂直纸面向内时的磁感线的分布
时间: 2024-05-08 15:19:48 浏览: 20
好的,我明白了你的问题。这道题需要用到Matlab中的磁场分析工具,可以通过调用Matlab的Magnetic Field Toolbox实现。绘制磁场分布图可以使用Matlab的contour函数。
步骤如下:
1. 定义两个方形柱体的坐标,每个柱体需要定义四个顶点的横纵坐标。我这里假设两根柱体分别为A和B。假设A的四个顶点坐标分别为 [-2,-2;2,-2;2,2;-2,2],B的四个顶点坐标分别为 [4,-2;8,-2;8,2;4,2]。
2. 假设两根柱体通以均匀分布的电流I,且电流密度的绝对值相等。根据电流的Biot-Savart定律和Ampere定律,可以计算出某一点(x,y,z)处的磁感应强度B。这里我们需要定义一个计算B的函数。
3. 通过调用contour函数,绘制左右两根柱子电流都垂直纸面向外时的磁感线的分布图。
4. 通过调用contour函数,绘制左边垂直纸面向外且右边垂直纸面向内时的磁感线的分布图。
Matlab代码如下:
```
% 定义两个方形柱体的坐标,每个柱体需要定义四个顶点的横纵坐标
A = [-2,-2; 2,-2; 2,2; -2,2]; % 柱子A四个定点坐标
B = [4,-2; 8,-2; 8,2; 4,2]; % 柱子B四个定点坐标
I = 1; % 定义电流
mu0 = pi*4e-7; % 磁导率
% 计算某一点(x,y,z)处的磁场强度B
function B = calcB(x, y, z, I, mu0, vertices)
B = [0,0,0];
for i = 1:size(vertices, 1)
vertex1 = vertices(i, :);
vertex2 = vertices(mod(i, size(vertices, 1)) + 1, :);
r = [x,y,z] - (vertex1 + vertex2)/2;
dl = [0,0,0.1];
dl = cross(vertex2 - vertex1, dl);
B = B + (mu0/(4*pi)) * I * cross(dl, r) / norm(r)^3;
end
end
% 绘制左右两根柱子电流都垂直纸面向外时的磁感线的分布图
[X,Y] = meshgrid(-6:0.5:10, -6:0.5:6);
Z1 = zeros(size(X));
Z2 = zeros(size(X));
for i = 1:size(X,1)
for j = 1:size(X,2)
P = [X(i,j), Y(i,j), Z1(i,j)];
B1 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z1(i,j), I, mu0, A);
B2 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z1(i,j), I, mu0, B);
B = B1 + B2;
Z1(i,j) = Z1(i,j) + B(3);
end
end
for i = 1:size(X,1)
for j = 1:size(X,2)
P = [X(i,j), Y(i,j), Z2(i,j)];
B1 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z2(i,j), I, mu0, A);
B2 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z2(i,j), -I, mu0, B);
B = B1 + B2;
Z2(i,j) = Z2(i,j) + B(3);
end
end
figure;
contour(X,Y,Z1,20,'k');
xlabel('x');
ylabel('y');
title('两根柱子电流都垂直纸面向外时的磁感线的分布图');
% 绘制左边垂直纸面向外且右边垂直纸面向内时的磁感线的分布图
Z1 = zeros(size(X));
Z2 = zeros(size(X));
for i = 1:size(X,1)
for j = 1:size(X,2)
P = [X(i,j), Y(i,j), Z1(i,j)];
B1 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z1(i,j), I, mu0, A);
B2 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z1(i,j), -I, mu0, B);
B = B1 + B2;
Z1(i,j) = Z1(i,j) + B(3);
end
end
for i = 1:size(X,1)
for j = 1:size(X,2)
P = [X(i,j), Y(i,j), Z2(i,j)];
B1 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z2(i,j), I, mu0, A);
B2 = calcB(X(i,j), Y(i,j), Z2(i,j), I, mu0, B);
B = B1 + B2;
Z2(i,j) = Z2(i,j) + B(3);
end
end
figure;
contour(X,Y,Z1,20,'k');
xlabel('x');
ylabel('y');
title('左边垂直纸面向外且右边垂直纸面向内时的磁感线的分布图');
```
其中第一幅图为“两根柱子电流都垂直纸面向外时的磁感线的分布图”,第二幅图为“左边垂直纸面向外且右边垂直纸面向内时的磁感线的分布图”。
注意,由于磁场计算用到了迭代,这里步长设为了0.1,因此精度取决于步长大小,可以根据需要进行调整。
相关推荐
![m](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083646.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)