课程设计：用matlab模拟偶极子的电场分布

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1、燕山大学课程设计说明书题目：用MATLAB模拟偶极子的电场分布学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：学号学生姓名专业（班级）设计题目用MATLAB模拟偶极子的电场分布设计技术参数电偶极子，电位函数，场强函数，模拟场分布设计要求1．计算给定电偶极子其周围空间任意一点的电场强度公式2．求出空间任意一点的电位函数3．建立坐标系，在指定位置处画出正电荷及负电荷4．找出电位相等的点，并用黑实线连接电位相等的点，作出等位线5．用MATLAB模拟电偶极子场分布，画出电位线，并用箭头表示出场强方向，箭头的疏密表示场强的

2、大小工作量共二周，每天工作8小时工作计划第一至三天：查资料并选定题目，完成设计方案第三至七天：根据题目编程并调试第八至十四天：完成论文参考资料1陈重电磁场理论基础(2003年2月第3版)北京理工大学出版社2赵凯华电磁学(2004年4月第2版)高等教育出版社3高会生MATLAB原理与工程应用(2006年1月第1版)电子工业出版社4王沫然Simulink4建摸及动态仿真（2002年1月第1版）电子工业出版社指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年月日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日答辩小组评语：

3、成绩：组长：年月日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年月日燕山大学计算机程序设计说明书用MATLAB模拟偶极子的电场分布SimulateingtheelectricfielddistributionofdipolewithMATLAB摘要:分析偶极子产生的电场,对于研究介质的极化;介质中的场以及电磁波的辐射等具有重要作用。关于电偶极子的电场分布，本文介绍了电偶极子在空间任意一点激发的电场的计算公式,并用MATLAB模拟出电偶极子的场分布图形,同时给出了图形以供参考关键词:电偶极子，电场强度,电势,梯度Abstract:Theanalysisdipoleproducesfiel

4、d,regardingresearchmediumpolarization;Inthemediumfieldaswellastheelectromagneticwaveradiationandsoonhasthevitalrole;Abouttheelectricdipoleelectricfielddistribution,thisarticleintroducestheelectricdipoleinthespatialrandomstimulationelectricfieldformula,andsimulatestheelectricdipolewithMATLAB

5、thefielddistributiongraph,simultaneouslygivessomegraphstosupplythereference.Keywords:Electricdipole,electric-fieldintensity,electricpotential,gradient,一．设计目的1.用MATLAB实现模拟电偶极子周围场分布,以实现物理模型的可视化。2.给定空间任意一点坐标，即可用给定的公式计算这一点的电位，对电位求梯度可得到空间任意一点的场强表达式3.实现电偶极子近区场分布的模拟以及远区辐射场的模拟第8页共8页燕山大学计算机程序设计说明书二．

6、设计原理电偶极子电偶极子是指一对等值异号的点电荷相距一微小距离所构成的电荷系统，它是一种常见的场源存在形式。它同点电荷,分子电流等一样是电磁学中的一个重要物理模型。特别是在电介质极化理论及天线理论中,电偶极子是一个基本模型。图（1）表示中心位于坐标系原点上的一个电偶极子，它的轴线与Z轴重合，两个点电荷q和-q间的距离为L。此电偶极子在场点P处产生的电位等于两个点电荷在该点的电位之和，即（1）其中与分别是q和-q到P点的距离。图（1）电偶极子一般情况下，我们关心的是电偶极子产生的远区场，即负偶极子到场点的距离r第8页共8页燕山大学计算机程序设计说明书远远大于偶极子长度L的情形，

7、此时可以的到电偶极子的远区表达式（2）可见电偶极子的远区电位与成正比，与的平方成反比，并且和场点位置矢量与轴的夹角有关。为了便于描述电偶极子，引入一个矢量P，摸P=qL，方向由-q指向q，称之为此电偶极子的电矩矢量，简称为偶极矩，记作P=qL（3）此时（2）式又可以写成（4）电偶极子的远区电场强度可由（4）式求梯度得到。因电位只是坐标和的函数，于是有（5）从（4）式和（5）式可以看到，电偶极子的远区电位和电场分别与的平方和的三次方成反比。因此，其电位和场强随距离的下降比单个点电荷更为迅速，这是由于两个点