Octave已知电势分布φ,求电荷密度ρ(泊松方程)
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18. 泊松方程
\( abla^2\varphi = -\frac{\rho}{\varepsilon_0}\)
核心公式:
泊松方程 ∇²φ = −ρ/ε0 将电势分布与产生它的电荷密度联系起来,是静电场边值问题的基本方程。
对给定的电势分布 φ = 1e4·x² V,有 ∇²φ = 2e4,故 ρ = −ε0·2e4。
已知电势分布,求出其拉普拉斯量即可反演出电荷密度。
Octave计算方法
已知参数:
- 电势分布 φ = 1e4·x² V(一维情形)
- 真空介电常数 ε0(8.854e-12 F/m)
代码如下:
function rho = charge_from_poisson(eps0)
    % 电势 φ = 1e4*x^2 → ∇²φ = 2e4
    lap = 2e4;
    rho = -eps0 * lap;
end
调用示例:
% 已知电势分布,求电荷密度
eps0 = 8.854e-12;
rho = charge_from_poisson(eps0);
fprintf('电荷密度 ρ = %.2e C/m^3', rho);
运行结果:
电荷密度 ρ = -1.77e-07 C/m^3
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