帶電粒子在均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析與編程演示(已修改)
2025-08-29 11:07 本頁面
【正文】 論文帶電粒子在均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析與編程演示物理系 任海林 指導(dǎo)教師：王維青【摘 要】分析了帶電粒子在不同的均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)中受力時(shí)的各種特殊的運(yùn)動(dòng)情況，并用MATLAB軟件編程實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡演示。實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，即可根據(jù)需要輸入不同的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量及帶電粒子初速，由計(jì)算機(jī)演示出運(yùn)動(dòng)軌跡圖.【關(guān)鍵詞】 帶電粒子，均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡 , 計(jì)算機(jī)演示0 引言帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)它的作用力，而且有許多的應(yīng)用如：回旋加速器、磁聚焦、電子荷質(zhì)比測(cè)定、質(zhì)譜儀等等，這些應(yīng)用都涉及到粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，可見研究此問題也有重要的理論和實(shí)際意義。 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，多媒體計(jì)算機(jī)已不再是原來作為輔助者出現(xiàn)的MACI（Multimedia Computer Assisted Instruction）,而是全方位地滲透在物理教育教學(xué)之中。當(dāng)前在新教育思想和理念的指導(dǎo)下的新課程改革，是要造成一種多媒體技術(shù)與物理整合的新局面。所以將一些物理知識(shí)制成物理課件已成為一種必然趨勢(shì)。但應(yīng)用MATLAB軟件編程并演示粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，至今還沒有較全面的文章。這篇文章體現(xiàn)了傳統(tǒng)知識(shí)與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，它不僅詳細(xì)介紹了不同初始條件下有關(guān)于帶電粒子在均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，而且還運(yùn)用了MATLAB軟件（可以對(duì)微分方程進(jìn)行求解，讀者也可以修改原程序來制作新程序等）對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡圖進(jìn)行了形象生動(dòng)的演示。它既可以為學(xué)生學(xué)習(xí)提供幫助也可以為老師進(jìn)行多媒體教學(xué)提供參考。 1 帶電粒子在均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)中受力分析: 2 帶電粒子在均勻穩(wěn)定電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)微分方程為: ①可將上式分解在直角坐標(biāo)系展成標(biāo)量式： ②令 則化簡(jiǎn)為: ③令 則得出程序認(rèn)可方程： ④根據(jù)上方程組進(jìn)行編程，觀看運(yùn)動(dòng)情況，做出運(yùn)動(dòng)軌跡立體圖（如圖1），此時(shí)取B（x）=1 B(y)=1 B(z)=1 E(x)=1 E(y)=1 E(z)=2 q= m=立體圖（1）： 在XY面上的投影（2）：圖1
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