静电场的计算机模拟

摘要

电磁场理论由于引入了力线的概念,从而使得非常抽象的静电场获得了形象化的直观表达.然而,由于受理论计算和图象显示技术等因素的限制,目前的电磁学教材中,通常只能给出平面分布的点电荷系或具有较强对称性、忽略边界效应的带电体的电力线和等势线的二维平面图.而对于那些较为复杂、在有限范围内连续分布的带电体,它们的电力线和等势线,尤其是它们的空间三维的分布,则往往难以描述.这给静电场分布的感性认识带来了一定不便.该文利用计算机快速准确的计算能力及其强大的图形处理功能,在现有循迹法和微分法的基础上,提出了微元叠加-切线法、微分-切线法、方程法以及切片法、轴测投影法等方法,成功地模拟了一些复杂带电体的二维平面静电场以及平面分布的点电荷系的电场沿空间某方向的变化趋势和电场空间分布的三维立体图.基于类比的方法,以上方法也成功地应用于稳恒磁场磁力线的模拟.对改变磁介质几何形状、增大恒定磁场范围这一具体问题,该文通过模拟,提出了可供参考的理论方案.

目录

文摘

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第一章引言

1.1电力线在基础物理静电场教学中的应用

1.1.1定性问题

1.1.2半定量问题

1.2利用电力线分析静电场的几种常用方法及其不足

1.2.1理论计算

1.2.2实验研究

1.2.3图解法

1.2.4计算机模拟法

第二章平面静电场的计算机模拟

2.1循迹法

2.2微分法

2.3微元迭加-切线法

2.4微分-切线法

2.5方程法

第三章空间静电场的计算机模拟

3.1切片法

3.2轴测投影法

第四章计算机模拟静电场的实际应用

第五章结束语

致谢

参考文献

研究生期间公开发表的文章