编写程序,用Matlab数值模拟的方法,模拟带电粒子在均匀分布的正交电磁场中的螺旋运动,带电粒子进入磁场的方向与磁场方向之间的夹角为θ,(0<θ<90°)。自行设定参数,观察并记录以下三种情况带电粒子的运动轨迹图:

时间: 2024-02-06 16:12:42 浏览: 31
以下是一个 MATLAB 模拟带电粒子在均匀分布的正交电磁场中的螺旋运动的程序。程序中设定了三种不同的初始速度和不同的进入磁场的角度,分别观察并记录运动轨迹图: ```matlab clc; clear all; close all; % 定义常量 q = 1.602e-19; % 电荷量 m = 9.109e-31; % 电子质量 B = 2; % 磁感应强度 E = 100; % 电场强度 theta1 = 30; % 进入磁场的角度 theta2 = 60; theta3 = 80; % 计算初始速度 v0 = sqrt(2*q*E/m); % 计算进入磁场前的速度分量 v0x1 = v0*cosd(theta1); v0y1 = v0*sind(theta1); v0x2 = v0*cosd(theta2); v0y2 = v0*sind(theta2); v0x3 = v0*cosd(theta3); v0y3 = v0*sind(theta3); % 计算磁场方向 Bx = 0; By = 0; Bz = B; % 计算时间间隔和总时间 dt = 1e-10; T = 10e-9; % 初始化位置和速度 x1 = 0; y1 = 0; z1 = 0; vx1 = v0x1; vy1 = v0y1; vz1 = 0; x2 = 0; y2 = 0; z2 = 0; vx2 = v0x2; vy2 = v0y2; vz2 = 0; x3 = 0; y3 = 0; z3 = 0; vx3 = v0x3; vy3 = v0y3; vz3 = 0; % 计算轨迹 for t = 0:dt:T % 计算力 Fx1 = q*(vy1*Bz - vz1*By); Fy1 = q*(vz1*Bx - vx1*Bz); Fz1 = q*(vx1*By - vy1*Bx); Fx2 = q*(vy2*Bz - vz2*By); Fy2 = q*(vz2*Bx - vx2*Bz); Fz2 = q*(vx2*By - vy2*Bx); Fx3 = q*(vy3*Bz - vz3*By); Fy3 = q*(vz3*Bx - vx3*Bz); Fz3 = q*(vx3*By - vy3*Bx); % 计算加速度 ax1 = Fx1/m; ay1 = Fy1/m; az1 = Fz1/m; ax2 = Fx2/m; ay2 = Fy2/m; az2 = Fz2/m; ax3 = Fx3/m; ay3 = Fy3/m; az3 = Fz3/m; % 更新速度和位置 vx1 = vx1 + ax1*dt; vy1 = vy1 + ay1*dt; vz1 = vz1 + az1*dt; x1 = x1 + vx1*dt; y1 = y1 + vy1*dt; z1 = z1 + vz1*dt; vx2 = vx2 + ax2*dt; vy2 = vy2 + ay2*dt; vz2 = vz2 + az2*dt; x2 = x2 + vx2*dt; y2 = y2 + vy2*dt; z2 = z2 + vz2*dt; vx3 = vx3 + ax3*dt; vy3 = vy3 + ay3*dt; vz3 = vz3 + az3*dt; x3 = x3 + vx3*dt; y3 = y3 + vy3*dt; z3 = z3 + vz3*dt; % 绘制轨迹 plot3(x1, y1, z1, '.', 'MarkerSize', 5); hold on; plot3(x2, y2, z2, '.', 'MarkerSize', 5); plot3(x3, y3, z3, '.', 'MarkerSize', 5); xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); title('带电粒子在电磁场中的螺旋运动'); legend(['θ=', num2str(theta1)], ['θ=', num2str(theta2)], ['θ=', num2str(theta3)]); end ``` 以上代码中,我们设定了三个不同的进入磁场的角度,分别为 30°、60° 和 80°,并分别计算了初始速度分量。然后通过计算力和加速度,更新了粒子的位置和速度,并绘制了运动轨迹图。可以通过观察轨迹图来研究不同进入角度下带电粒子的运动规律。

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