BÁO cáo bài tập lớn vật lý (ĐẠI HỌC BÁCH KHOA)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT XÂY DỰNG  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ A1 Xác định lực tương tác tĩnh điện giữa các điện tích điểm trong châ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT XÂY DỰNG



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ A1

Xác định lực tương tác tĩnh điện giữa các điện tích

điểm trong chân không

GVHD: CÔ PHAN NGỌC KHƯƠNG CÁT

LỚP L40_XD16LT01 NHÓM 4MATLAB

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT XÂY DỰNG



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ A1

Xác định lực tương tác tĩnh điện giữa các điện tích

điểm trong chân không

GVHD: CÔ PHAN NGỌC KHƯƠNG CÁT

LỚP L40_XD16LT01 NHÓM 4MATLAB

LỚP L40_XD16LT01

NHÓM: 2

THÀNH VIÊN:

1 1611408 Nguyễn Phi Hùng (NT)

2 1610767 Lê Minh Đức

3 1613728 Lê Văn Trí

4 1611424 Lâm Thành Hưng

5 161XXX Lưu Đức Trung

A Mục lục

Bài báo cáo……… 5

Kiến thức vận dụng………5

Yêu cầu……….… …… 5

Thuật toán……… ….………… 5

Viết chương trình……… …… 6

Ví dụ……….…… … 6

Danh mục tài liệu tham khảo……….… … 9

B Danh mục hình Hình 1……….7

Hình 2……….7

Hình 3……….8

Hình 4……….8

I/ BÀI BÁO CÁO:

1/ Kiến thức vận dụng

Đinh luật Coulomb: lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không:

- Có phương nằm trên đường thẳng nối hai điện tích

- Có chiều phụ thuộc vào dấu của hai điện tích: hai điện tích cùng dấu sẽ đẩy nhau, hai điện tích trái dấu sẽ hút nhau

- Có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích

Lực tương tác tĩnh điện do n điện tích điểm tác dụng lên điện tích điểm q 0 được xác định bằng nguyên lý chồng chất





i i

F

F 

Trong đó, Fi là lực tĩnh điện do điện tích điểm thứ i tác dụng lên điện tích q 0 Lực này được xác định bằng định luật Coulomb:

r

i

r

q q k



Với, k 9 10 9Nm2 /C2; r - khoảng cách giữa điện tích điểm thứ i và điện tích điểm q 0

2/ Yêu cầu

Xây dựng chương trình Matlab:

- Nhập số điện tích điểm

- Nhập tọa độ và điện tích của mỗi điện tích điểm trong mặt phẳng Oxy

- Dùng các phép toán hình thức (symbolic) để tính các thành phần F x và F y của lực tĩnh điện do các điện tích còn lại tác dụng lên mỗi điện tích

3/ Thuật toán

Bước 1: Nhập số điện tích điểm (n), tạo các ma trận để lưu các giá trị, khai báo

Bước 2.2.1: Tính toán các giá trị và gán vào ma trận => quay lại bước 2.2 đến i=j-1 => quay lại bước 2.1 đến i=n => bước 3

Bước 3: Biến đổi các ma trận để tổng hợp lực theo phương Ox, Oy

Bước 4: Cho i chạy từ 1 => n

Bước 4.1: Xuất giá trị lực theo phương Ox, Oy Thực hiện đến i=n và kết thúc

4/ Viết chương trình

function tinhdien

n= input( 'Nhap vao so dien tich diem, n= ' );

X= zeros(1, n); Y= zeros(1, n); q= zeros(1, n); FX= zeros(n); FY= zeros(n); syms x y

for i= 1:n

disp( 'Nhap vao toa do cua dien tich diem' )

X(i)= input( 'x= ' );

Y(i)= input( 'y= ' );

q(i)= input( 'Gia tri cua dien tich, q(i)= ' );

for j= 1:i-1

r=sqrt((X(i)-X(j))^2+(Y(i)-Y(j))^2);

F= (9*10^9*q(i)*q(j))/r^2;

if (X(i)- X(j)) ~= 0

FX(i, j)= -(F*(X(i)-X(j)))/r*sign(X(i)-X(j));

end

if (Y(i)- Y(j)) ~= 0

FY(i, j)= -(F*(Y(i)-Y(j)))/r*sign(X(i)-X(j));

end

end

end

FX= FX - FX'; FY= FY - FY';

FX= sum(FX, 1); FY= sum(FY, 1);

for i= 1:n

disp([ 'FX(' , num2str(i), ') =' , num2str(FX(i))]);

disp([ 'FY(' , num2str(i), ') =' , num2str(FY(i))]);

end

end

5/ Ví dụ

Ví dụ 1: Trong mặt phẳng Oxy, cho 2 điện tích có giá trị q1 = 10-5 (C), q2 = 10-6 (C), tọa

độ của 2 điện tích điểm lần lượt là (-2, 1); (1, 2) Tính các thành phần F x và F y của lực tĩnh điện do q1 tác dụng lên q2 và ngược lại

Hình 1: Code ví dụ 1

Hình 2: Kết quả ví dụ 1

Hình 3: Code ví dụ 2

Hình 4: Kết quả ví dụ 2

II/ Danh mục tài liệu tham khảo

1/ A L Garcia and C Penland, MATLAB Projects for Scientists and Engineers,

Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996

2/ Vật lý đại cương A1

3/ Tài liệu hướng dẫn sử dụng Matlab

4/ Bài giảng môn Vật lý (giảng viên: Lê Quang Nguyên)