Курсовая работа: Моделирование движения невесомой заряженной частицы в электрическом поле в среде MathCAD и Matlab

В рамках исследования была проанализирована динамика невесомой заряженной частицы в электрическом поле, используя мощные инструменты MathCAD и Matlab. Задача заключалась в моделировании траектории частицы с учетом влияния различных параметров электрического поля, таких как его интенсивность и распределение. Основное внимание уделялось решению уравнений движения, которые описывают взаимодействие частицы с полем, что позволило выявить ключевые характеристики процесса.

Сначала были установлены начальные условия: заряд и масса частицы, параметры электрического поля, а также начальная скорость. Моделирование осуществлялось в двумерной плоскости, что позволило наглядно продемонстрировать поведение частицы. В MathCAD были разработаны аналитические выражения для силы, действующей на заряженную частицу, и ее ускорения, что дало возможность более глубоко понять физику процесса.

Затем в Matlab была реализована численная модель, позволяющая отслеживать изменения положения частицы во времени. Были протестированы различные сценарии, включая изменение напряженности поля и начальных условий. В результате полученные графики движения частицы наглядно иллюстрируют сложные закономерности, проявляющиеся в зависимости от внешних условий.

Использование графических возможностей Matlab позволило создавать интерактивные визуализации, что значительно упростило анализ полученных результатов. В процессе работы была также проведена серия сравнений между теоретическими предсказаниями и численными данными, что подтвердило правильность выбранного подхода.

Таким образом, результаты исследования продемонстрировали не только возможность эффективного моделирования движения заряженной частицы, но и открыли новые горизонты для дальнейших экспериментов в области плазменной физики и технологий. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых методов управления частицами в электрических полях, что имеет большое значение для различных применений, включая ядерную физику и теорию плазмы.