实验：熟悉MATLAB仿真软件

实验一：熟悉MATLAB仿真软件一、实验目的与要求了解MATLAB应用开发环境了解MATLAB的使用方法二、实验数据处理与分析1、MATLAB系统基本有哪五个主要部分？①开发环境：是一组帮助用户使用MATLAB的函数和文件的工具设备。这些工具大部分是图形用户界面。它包括MATLAB桌面和命令窗口，命令历史，和用于查看帮助的浏览器、工作空间、文件和查找路径。②MATLAB数学函数库：这里汇集了大量计算的算法，范围从初等函数如：求和，正弦，余弦和复数的算术运算，到复杂的高等函数如：矩阵求逆，矩阵特征值，贝塞尔(Bessel)函数和快速傅立叶变换等。③MATLAB语言：这是一种高水平的矩阵/数组语言，含有控制流语句，函数，数据结构，输入/输出，和面向对象编程特征。它允许“小型编程”以迅速创立快速抛弃型程序，以及“大型编程”以创立完整的大型复杂应用程序。④句柄制图：这是MATLAB制图系统。它包括高级别的二维、三维数据可视化，图像处理，动画，以及表现图形的命令。它还包括低级别的命令，这使你不但能在MATLAB的应用中建立完整的图形用户界面，而且还能完全定制图形的外观。⑤MATLAB应用程序界面(API)：这是使你编写与MATLAB相合的C或Fortran程序的程序库。它包括从MATLAB中调用程序（动态链接），调用MATLAB为计算引擎，和读写MAT-文件的设备。

2、MATLAB的符号运算变量如何创建？答：符号变量就是含有变量的符号表达式。syms函数的一般调用格式为：syms符号变量名1符号变量名2…符号变量名n用这种格式定义符号变量时不要在变量名上加字符串分界符(‘)，变量间用空格二不要用逗号分隔。实验二点电荷电场的分布实验目的熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况；学会使用Matlab进行数值计算，并绘出相应的图形；实验原理根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F满足：(式1)由电场强度E的定义可知：(式2)对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E的势函数为(式3)而(式4)在Matlab中，由以上公式算出各点的电势U，电场强度E后，可以用Matlab自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。三、实验内容1、单个点电荷的电场线与等势线2、点电荷的立体电力线和等势面3、一对电荷平面等势线和电场线图4、一对不相等的电荷平面等势线和电场线图实验三：等量同号点电荷电场一、实验目的与要求1、学习了解MATLAB数据表示、运算符和表达式。2、掌握等量同号点电荷电场的分布情况。二、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holdon；取消这种功能的指令是holdoff。位于(-2，0)和(2，0)两点的同号点电荷电场线的验证图形如下：修改源程序如下，得到位于(-1，0)和(1，0)两点的同号点电荷电场线的图形如下：函数文件dcxlfun.m程序：functionydot=dcx1fun(t,y,flag,p1,p2)ydot=[p1*(y(1)+1)/(sqrt((y(1)+1).^2+y(2).^2).^3)+p2*(y(1)-1)/(sqrt((y(1)-1).^2+y(2).^2).^3);p1*y(2)/(sqrt((y(1)+1).^2+y(2).^2).^3)+p2*y(2)/(sqrt((y(1)-1).^2+y(2).^2).^3)];dcxl.m的主程序：p1=10;p2=10;axis([-5,5,-5,5]);holdonplot(1,0,'*r');plot(-1,0,'*r');a=(pi/24):pi/12:(2*pi-pi/24);b=0.1*cos(a);c=0.1*sin(a);b1=-1+b;b2=1+b;b0=[b1b2];c0=[cc];fori=1:48[t,y]=ode45('dcx1fun',[0:0.05:40],[b0(i),c0(i)],[],p1,p2);plot(y(:,1),y(:,2),'b')end三、预习与思考题1、MATLAB输入命令的方式有哪些？答：MATLAB输入命令的方式有两种，一种就是在命令窗口中直接输入简单的语句，这种方式适应于命令比较简单、且处理的问题没有普遍应用性、差错处理比较简单的场合。但是在进行大量重复性的计算时，或者语句结构比较复杂需要进行流程控制时，这