1、实验一实验报告实验一：熟悉MATLAB仿真软件实验报告一、实验目的与要求1. 了解MATLAB应用开发环境2. 了解MATLAB的使用方法二、实验类型验证三、实验原理及说明掌握MATLAB的基本功能。四、实验仪器序 号名 称主要用途1一台安装Windows2000的pc机。计算机的具体要求：Pentium3以上的CPU；建议至少256MB的内存；建议硬盘至少20GB4.安装MATLAB仿真软件。 运行MATLAB仿真软件。五、实验内容和步骤 在Windows窗口中用鼠标双击MATLAB图标即可进入MATLAB的工作窗口（Command Window），如图1所示。没有图标可利用MATLABbi
2、n目录下的MATLAB.exe文件在桌面上建立一个快捷方式。图1 MATLAB工作窗口退出MATLAB的方法有三种：单击工作窗口右上角的关闭按钮；用菜单FileExit MATLAB命令；或者直接在工作窗口中输入quit后回车。工作窗口是标准的Windows窗口形式，用户在命令窗口中输入各种指令，进行运算；在左侧的变量窗口中监控当前所创立的所有变量。Current Directory是系统的当前工作路径，MATLAB对函数或文件等进行搜索，用户每次文件的创建、保存都在这个路径下进行。初次启动MATLAB时系统的默认工作路径是MATLAB目录下的Work子目录，如果要改变当前的工作路径，可以单击
3、如图2所示的路径栏右侧的，在弹出的路径选择对话框内选择想要设置的路径。图2 工作路径栏和选择工作路径对话框六、实验数据处理与分析1.MATLAB系统基本有哪五个主要部分？答：MATALB语言体系、MATLAB工作环境、图形句相系统、MATLAB数学函数库、MATLAB应用程序接口(API) 2.MATLAB的符号运算变量如何创建？用sym syms 来声明，如： syms x %定义 x 为符号 y=x3 %建立y = x3 实验二：点电荷电场的分布实验报告1实验目的：3. 熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况；4. 学会使用Matlab进行数值计算，并绘出相应的图形；2实验内容：1. 单
4、个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线1代码：%点电荷的平面电力线和等势线%平面电力线的画法q=1e-9;r0=0.12;th=linspace(0,2*pi,13);x,y=pol2cart(th,r0);x=x;0.1*x;y=y;0.1*y;plot(x,y);grid onhold onplot(0,0,o,MarkerSize,12)xlabel(x,fontsize,16)ylabel(y,fontsize,16)title(单个点电荷的电场线与等势线,fontsize,20)%平面等势线的画法k=9e9;r0=0.1;u0=k*q/r0;u=linspace(1,3,7)*u0;x
5、=linspace(-r0,r0,100);X,Y=meshgrid(x);r=sqrt(X.2+Y.2);U=k*q./r;hold on;contour(X,Y,U,u)clear;2图形： 点电荷的立体电力线和等势面1代码：%立体电力线的画法q=1e-9;X,Y,Z=sphere(8);r0=0.18;r1=0.2;k=9e9;u0=k*q/r0;x=r1*X(:);y=r1*Y(:);z=r1*Z(:);x=x;zeros(size(x);y=y;zeros(size(y);z=z;zeros(size(z);plot3(x,y,z)hold on;%立体等势线之画法u=linspac
6、e(1,3,5)*u0; %画5 条等势面时, 各面的电势为u=linspace(1,3,5)+u0,r=k*q./u; %各等势面的半径为r=k6q. /uX,Y,Z=sphere;Z(X0&Y0)=nan;surf(r(1)*X,r(1)*Y,r(1)*Z); %第一到第五个球面surf(r(2)*X,r(2)*Y,r(2)*Z);surf(r(3)*X,r(3)*Y,r(3)*Z);surf(r(4)*X,r(4)*Y,r(4)*Z);surf(r(5)*X,r(5)*Y,r(5)*Z);shading interp %个颜色浓淡连续变化的命令shading interp。xlabel(
7、x,fontsize,16);ylabel(y,fontsize,16);zlabel(z,fontsize,16);title(正电荷电场线等势面的三维图形,fontsize,20);clear;2图形：2. 一对点电荷 一对电荷平面等势线和电场线1代码：%一对电荷平面等势线和电场线图clear all;clf;%平面等势线的画法q1=2e-9;q2=-1e-9;a=0.02;%到原点的距离xx0=0.05;yy0=0.04;k=9e9;x=linspace(-xx0,xx0,20);y=linspace(-yy0,yy0,50);X,Y=meshgrid(x);r11=sqrt(xx0/1
8、.7-a)2+(yy0/1.7)2); r22=sqrt(xx0/1.7+a)2+(yy0/1.7)2);r1=sqrt(X-a).2+Y.2); %各点到点电荷的距离r2=sqrt(X+a).2+Y.2);U=k*q1./r1+k*q2./r2; %各点的电势u0=k*q1/r11+k*q2/r22;u=linspace(u0,-u0,11); %取21个等势向量contour(X,Y,U,u,k-);hold ongrid onplot(a,0,o,MarkerSize,12);plot(-a,0,o,MarkerSize,12);xlabel(x,fontsize,16);ylabel(
9、y,fontsize,16);%平面电力线的画法Ex,Ey=gradient(-U);E=sqrt(Ex.2+Ey.2);Ex=Ex./E;Ey=Ey./E;hold on;quiver(X,Y,Ex,Ey);title(一对不相等的电荷的等势线图和电场线图,fontsize,20)clear;2图形： 一对电荷平面等势线和电场线1代码：%一对电荷平面等势线和电场线图clear all;clf;%平面等势线的画法q1=1;q2=1;a=0.02;xx0=0.05;yy0=0.04;k=9e9;x=linspace(-xx0,xx0,20);y=linspace(-yy0,yy0,50);X,Y
10、=meshgrid(x);r11=sqrt(xx0/1.7-a)2+(yy0/1.7)2);r22=sqrt(xx0/1.7+a)2+(yy0/1.7)2);r1=sqrt(X-a).2+Y.2);r2=sqrt(X+a).2+Y.2);U=k*q1./r1+k*q2./r2;u0=k*q1/r11+k*q2/r22;u=linspace(u0,-u0,11);contour(X,Y,U,u,k-);hold on%平面电力线的画法Ex,Ey=gradient(-U);E=sqrt(Ex.2+Ey.2);Ex=Ex./E;Ey=Ey./E;dth1=20;th1=(dth1:dth1:180-
11、dth1)*pi/180;r0=a/5;x1=r0*cos(th1)+a;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);streamline(-X,-Y,-Ex,-Ey,x1,-y1);q=abs(q1/q2);dth2=dth1/q;th2=(180-dth2:-dth2:dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)-a;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);streamline(X,-Y,Ex,-Ey,x2,-y2);grid onplot(a,0,o,MarkerSize,12);plot(
12、-a,0,o,MarkerSize,12);xlabel(x,fontsize,16);ylabel(y,fontsize,16);title(一对点电荷的电场分布图);clear;2图形：图4图5实验三：等量同号点电荷电场实验报告一、实验目的与要求2. 学习了解MATLAB数据表示、运算符和表达式；3. 掌握等量同号点电荷电场的分布情况。 二、实验类型设计三、实验内容和步骤（一）建立等量同号点电荷电场的电场线方程首先建立电场线的微分方程（二维情况），因为电场中任一点的电场方向都沿该电场线的切线方向，所以满足：例如，这里假设二点电荷位于(-2,0)和(2,0)，二点电荷“电量”为q1和q2(均
13、等于10)，由库仑定律和电场的叠加原理，得出下列微分方程：解此方程就可以绘出电场线。（二）使用M文件编辑器，编程实现同号点电荷电场线的绘制这里令y是微分方程的解矢量，它包括两个分量，y(1)表示x ，y(2)表示y ，解出y后就得到了x与y的关系，即可依次绘制出电场线。当使用绘图语句时，MATLAB就自动打开一个图形窗口；如果已经有图形窗口存在，作图命令便会使用已存在的图形窗口。如果使用命令figure，就会打开一个新的图形窗口。每个图形窗口的标题栏都会有一个编号n ，打开第n个图形窗口的指令是figure(n) ；在已有图形上继续作图的指令是hold on ；取消这种功能的指令是hold o
14、ff 。图形窗口如图所示。在图中，上端是菜单栏，选择tools菜单中Show Toolbar命令可以显示工具栏的图标。各图标的含义分别是新建、打开、保存和打印文件，编辑图形、加注文字、画箭头和画直线，放大、缩小和旋转图形。在按下工具栏上的“鼠标箭头”后，可以对当前的图形对象的各种属性（颜色、线宽、坐标格式、标志等）加以编辑。File菜单下的“选项”（Preferences）可以改变图形窗口的各种功能，如数据格式、字体，图形存储的格式等。举例编写函数文件dcx1fun.m ，再编写主程序dcx1.m ，如下。在命令窗口中键入dcx1，并回车即可实现，二点电荷位于(-2,0)和(2,0)同号点电荷
15、电场线的绘制。（3）要求动手设计一个二点电荷位于(-1,0)和(1,0) ，同号点电荷电场线的绘制程序，并画出绘制图形。编写函数文件dcx1fun.m 如下：function ydot=dcx1fun(t,y,flag,p1,p2)ydot=p1*(y(1)+2)/(sqrt(y(1)+2).2+y(2).2).3)+p2*(y(1)-2)/(sqrt(y(1)-2).2+y(2).2).3);p1*y(2)/(sqrt(y(1)+2).2+y(2).2).3)+p2*y(2)/(sqrt(y(1)-2).2+y(2).2).3)再编写主程序dcx1.m ，如下：p1=10;p2=10;axis(-5,5,-5,5);hold onplot(2,0,*r);plot(-2,0,*r)a=(pi/24):pi/12:(2*pi-pi/24);b=0.1*cos(a);c=0.1*sin(a);b1=-2+b;b2=2+b;b0=b1 b2;c0=c c;for i=1:48 t,y=ode45(dcx1fun,0:0.05:40,b0(i),c0(i),p1,p2); plot(y(:,1),y(:,2),b)end
