燕大课程设计：MATLAB模拟偶极子电场分布与计算方法

本课程设计文档标题为"课程设计用MATLAB模拟偶极子的电场分布",旨在通过MATLAB软件模拟电场分布，深入理解电磁场理论。该设计主要针对的是燕山大学的本科学生，要求他们掌握电偶极子的基本概念，包括电位函数和场强函数的计算，以及如何在三维空间中模拟其产生的电场。 学生需要首先了解电偶极子，这是一种由两个等量异号点电荷形成的系统，它们之间的距离非常小，可以视为一个点。电偶极子的电场特性是由其电矩决定的，它在空间中的电场分布是非对称的，呈现出两个相反方向的电场线，远离电偶极子中心的场强逐渐减弱。 设计任务包括以下几个关键步骤： 1. 理论学习：学生需要熟悉相关的电磁场理论基础知识，如陈重《电磁场理论基础》和赵凯华《电磁学》等教材，理解电偶极子电场的数学表达式。 2. 设计方案：选择合适的坐标系，确定正负电荷的位置，并明确计算电场强度和电位函数的方法。 3. 编程实现：利用MATLAB编程，编写函数来计算给定点的电场强度和电位，以及绘制等位线和场强箭头图，其中箭头的疏密表示场强的大小。 4. 模拟演示：将理论与实践结合，用MATLAB的图形功能展示电偶极子在不同位置的电场分布，直观地展示电位线和场强方向。 整个课程设计历时两周，分为不同的阶段：前期准备包括选题和方案设计；中期编程和调试，确保算法的正确性和效率；后期论文撰写，整理实验结果和思考。 完成设计后，学生的成果需经过指导教师和答辩小组的评审，包括指导教师的评语、成绩评定，以及答辩小组的反馈和最终成绩。通过这个过程，学生不仅可以提升MATLAB编程技能，还能加深对电磁场理论的理解，并学会将理论知识应用到实际问题中。 总结来说，这是一次结合理论学习和软件实践的课程设计，旨在锻炼学生的科研能力和工程实践能力，同时巩固了他们在电磁场和数值模拟方面的专业知识。