基于ＭＡＴＬＡＢ的普通物理方程演示系統(tǒng)設計與實現

吳　柯

摘要：在MATLAB6.5集成開發(fā)環(huán)境下，開發(fā)了一個可視化演示系統(tǒng)，將點電荷、電荷極子、機械振動等物理方程的計算機可視化求解集成于一體。

關鍵詞：MATLAB點電荷電偶極子機械振動可視化

1基本的物理規(guī)律和方程

系統(tǒng)對點電荷、電偶極子、機械振動、畢奧一薩伐爾定律、單縫衍射等物理問題，進行可視化演示和描述。

(1)點電荷的電勢和電場強度

其中r為電荷到測量點的距離。i、j為x，y等方向的單位向量。

(2)電偶極子的電場

兩個大小相等符號相反的點電荷+q和－q，當它們之間的距離為r_e比討論中所涉及的距離小很多時，這一電荷系統(tǒng)就稱為電偶極子。連結兩電荷的直線稱為電偶極子的軸線，電荷量q與矢量r_e的乘積定義為電偶極矩，簡稱電矩，電矩是矢量，用p_e表示，即p_e=qr_e，電

對于受迫振動以彈性振子為研究對象考慮粘滯阻力的影響，其受迫振動滿足二階非齊次線性常微分方程：

2演示系統(tǒng)設計與實現

基于MATLAB的可擴展性，對各個物理問題進行全面分析，將各個問題的MATLAB程序寫成函數形式，根據函數的參數特點設置控件，在本系統(tǒng)中，利用m代碼文件直接生成界面。MATLAB提供的menu已有文件打開、保存、圖形輸出、圖形打印、圖形標注等一般功能。為了使功能設計不重復，沿用了menu的功能。再設計出電場、波動與振動、磁場、光學等主菜單。

用函數uimenu建立菜單項，在uimenu函數中設置菜單層次結構、菜單名、標簽等。界面的左上區(qū)設置為顯示區(qū)，右區(qū)為控制區(qū)，左下區(qū)為微型命令窗口區(qū)。在本系統(tǒng)中，主要用到了flame、popupmenu、text、edit、slider、push、listbox等控件?？丶κ录捻憫彩峭ㄟ^函數調用實現的。

利用MATLAB的一些默認設置功能，如當前程序不對軸屬性設置時，程序就會用默認的軸，或用先前設置過的軸屬性。系統(tǒng)界面及點電荷電勢演示。系統(tǒng)的部分源代碼如下：

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