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Matlab在中学物理教学中的应用
甘肃省积石山县第一中学杨建强信息技术与物理教学的整合,体现了物理教学的现代化,是物理教学的改革方向之一,也符合新课程改革的要求。因此,如何将计算机技术方便、高效地渗透到中学的物理教学之中,从而提高课堂效率、提高学生的认知和理解能力,成为了新课改下一名物理教师所必须学习和研究的重要课题。笔者对于Matlab语言如何应用到现代中学物理教学中,进行了初步的尝试,仅列举Matlab语言对磁感强度实验仿真一例与同行共勉。一、理论原理
毕奥萨伐尔定律(BiotSavart):若元的距离为处,该电流元产生的磁感强度
是闭合回路上任一电流元,则在离电流为:
式中流元到考察点的矢径。
为真空中的磁导率,
是沿
方向的单位矢量,
为电
若将
视为一小段电流

处产生的磁场,则上式可写为:
若要求
段电流元在
产生磁感强度,则有:
此式可以应用于任意形状电流在空间空任意地点产生的磁感强度。式中
表示
电流元在笛卡尔直角坐标系中沿坐标轴的分量。对于(3)式,我们分别对单匝环形通电线圈和多匝线圈编写相应的MATLAB程序,不难得到磁感强度在二维坐标平面内的分布图。
f二、MATLAB程序设计与实现1单匝环形通电线圈形成的磁感强度程序编写如下:clearrh2.5;i010;mu04pi1e7;
1m(
1)2xmax6;ymax6;
grid40;cx(1:
grid,1:
grid)zeros;cy(1:
grid,1:
grid)zeros;c0mu04pi;
h20;
grid1
h1;xmax10;ymax12pi;xplotli
space(xmax,ymax,
grid);yplotli
space(xmax,ymax,
grid);theta0li
space(0,2pi,21);theta1theta0(1:
h);y1rhcos(theta1);z1rhsi
(theta1);theta2theta0(2:
h1);y2rhcos(theta2);z2rhsi
(theta2);
fdlx0;dlyy2y1;dlzz2z1;xc(
1)2:2:(
1)2;yc(y2y1)2;zc(z2z1)2;fork1:mfori1:
gridforj1:
gridrxxplot(j)xc(k);ryyplot(i)yc;rz0zc;r3sqrt(rx.2ry.2rz.2).3;dlxr_xdly.rzdlz.ry;dlxr_ydlz.rxdlx.rz;bx(i,j)sum(c0i0dlxr_x.r3);by(i,j)sum(c0i0dlxr_y.r3);e
de
dcx(1:
grid,1:
grid)cx(1:
grid,1:
grid)bx(1:
grid,1:
grid);cy(1:
grid,1:
grid)cy(1:
grid,1:
grid)by(1:
grid,1:
grid);e
dquiver(xplot,yplot,cx,cy);holdo
plot(xc,rh,r)holdo

fplot(xc,rh,r)计算机仿真得到单匝线圈的磁场分布如图1所示:
图1

gird(网格数)40
图1中可以清晰的看到平面上每一个格点上矢量箭头的方向、长度不等,这就形象地说明了磁感应r
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