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python 計算靜電勢

黃文隆2年前9瀏覽0評論

Python是一種通用的編程語言,也是一種非常適用于科學計算的強大工具。在科學研究中,我們常常需要計算靜電勢,而Python則可以幫助我們輕松完成這個任務。

import numpy as np
def V_electric_charge(r, q):
"""
通過電荷計算靜電勢
:param r: np.array,點的位置
:param q: np.array,點的電荷量
:return: float,靜電勢
"""
N = len(r)
V = 0.0
for i in range(N):
for j in range(i+1, N):
R = r[j] - r[i]
R_abs = np.linalg.norm(R)
V += q[i] * q[j] / R_abs
return V

以上是一個簡單的Python函數,可以用于計算一組點和對應電荷的靜電勢。我們需要傳入一個點位置數組和一個電荷量數組。該函數使用雙重循環,依次計算每對點之間的靜電力,并將它們相加。最終,我們將得到一個靜電勢的總和。

示例使用:

r = np.array([[1, 1, 1], [2, 2, 2], [3, 3, 3]])
q = np.array([1, -2, 3])
V = V_electric_charge(r, q)
print(V)

在上面的示例中,我們使用了一個3D位置數組“r”和對應的電荷量“q”。我們可以看到,第一個點處有一個單位的正電荷,第二個點處有一個單位的負電荷,第三個點處有三個單位的正電荷。計算得到的靜電勢為6.0。

通過Python和numpy模塊,我們可以輕松地計算靜電勢。這對我們在物理、化學和生物學領域的科學研究非常有用。另外,我們還可以將這個函數進一步擴展,用于解決更加復雜的問題。