《带电粒子在电磁场中运动的MATLAB仿真》-毕业设计(论文).docVIP

精品 PAGE 精品 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u 第1章 概述 1 第2章MATLAB的基础知识 2 2.1 MATLAB使用介绍 2 2.2 MATLAB的基本知识 2 2.3利用MATLAB作图 5 第3章 实验原理及仿真结果分析 7 3.1 带电粒子在电磁场中运动的原理 7 3.2 质量较大的带电微粒在复合场中的运动 7 3.3 带电粒子垂直射入E和B正交的叠加场的运动分析 8 3.4 实验内容 8 第4章 MATLAB仿真的应用 11 4.1 用MATLAB仿真带电粒子在磁场中运动的优点 11 4.2 用MATLAB仿真在物理实验中的应用 11 第5章 总结 12 参考文献 13 附 录 14 第1章 概述 计算机数值模拟的研究方法已成为继实验研究和理论分析之外的第三种研究手段，在基础物理学习中适当引入计算机数值方法，有助于将一些高深的物理知识深入浅出、生动形象地学习。随着计算机的普及，MATLAB在基础物理中的应用日益广泛。MATLAB是当今最优秀的科技应用软件之一，它以强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境，特别是所附带的30 多种面向不同领域的工具箱支持，使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。MATLAB具有其他高级语言难以比拟的一些优点，如编写简单、编程效率高、易学易懂等，因此MATLAB 语言也被通俗地称为演算纸式科学算法语言。在控制、通信、信号处理及科学计算等领域中，MATLAB 都被广泛地应用，已经被认为能够有效提高工作效率、改善设计手段的工具软件，掌握了MATLAB 好比掌握了开启这些专业领域大门的钥匙[1]。 带电体在复合场中运动的基本分析:这里所讲的复合场指电场、磁场和重力场并存, 或其中某两场并存, 或分区域存在, 带电体连续运动时, 一般须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用。 在不计粒子所受的重力的情况下，带电粒子只受电场和洛仑兹力的作用，粒子所受的合外力就是这两种力的合力，其运动加速度遵从牛顿第二定律。在相互垂直的匀强电场与匀强磁场构成的复合场中，如果粒子所受的电场力与洛仑兹力平衡，粒子将做匀速直线运动；如果所受的电场力与洛仑兹力不平衡，粒子将做一般曲线运动，而不可能做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动。在相互垂直的点电荷产生的平面电场与匀强磁场垂直的复合场中，带电粒子有可能绕场电荷做匀速圆周运动。 第2章MATLAB的基础知识 2.1 MATLAB使用介绍 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2-11所示。没有图标可利用Matlab\bin目录下的Matlab.exe文件在桌面上建立一个快捷方式。 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File→Exit 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[2]。 图2-1 图2-1 Matlab工作窗口 变量窗口 命令窗口 当前工作路径 2.2 MATLAB的基本知识 2.2.1 MATLAB基本命令 MATLAB基本命令如下表所示 表2-1 MATLAB基本命令 主题词 含义 主题词 含义 format 设置数据显示格式 feval 函数求值 who 显示变量名 input 提示输入 whos 显示变量信息 disp 输出 clear 清除内存变量 tic 启动秒表 save 保存工作变量到文件 toc 时间读数（秒） load 从文件装载变量 help 帮助 linspace 区间等分 lookfor 查找 length 获取数组长度 type 列程序清单 size 矩阵大小 which 查找文件目录 max 最大值 double 双精度 min 最小值 str2num 字符串转化为数值 sum 求和 num2str 数值转化为字符串 2.2.2 数据和变量 1.表达式 在命令窗口作一些简单的计算，就如同使用一个功能强大的计算器，使用变量无须预先定义类型。 几个表达式可以写在一行，用分号（；）或逗号（，）分割，用分号（；）使该表达式运算结果不显示，而逗号（，）则显示结果。也可以将一个长表达式分在几行上写，用三点（…）续行。 若需要修改已执行过的命令行，可以在命令历史中找到该命令行复制，再粘贴至命令窗口修改。也可以直接使用键盘↑↓调出已执行过的命令行修改。 2.数据显示格式 MATLAB默认的数据显