电磁场与电磁波实验报告..docxVIP

实验一 静电场仿真1．实验目的建立静电场中电场及电位空间分布的直观概念。2．实验仪器计算机一台3．基本原理当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时，电场也就不随时间变化，这种电场称为静电场。点电荷q在无限大真空中产生的电场强度E的数学表达式为 （是单位向量） （1-1）真空中点电荷产生的电位为 （1-2）其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的，电场强度为 （是单位向量）（1-3）电位为 （1-4）本章模拟的就是基本的电位图形。4．实验内容及步骤（1） 点电荷静电场仿真题目：真空中有一个点电荷-q，求其电场分布图。程序1:负点电荷电场示意图clear[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10);E0=8.85e-12;q=1.6*10^(-19);r=[];r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.^2;E=(-q./m1).*r;surfc(x,y,E);负点电荷电势示意图clear[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10);E0=8.85e-12;q=1.6*10^(-19);r=[];r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.^2;z=-q./m1surfc(x,y,z);xlabel(x,fontsize,16)ylabel(y,fontsize,16)title(负点电荷电势示意图,fontsize,10)程序2clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));Z=q*k*(1./R2-1./R1);[ex,ey]=gradient(-Z);ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;cv=linspace(min(min(Z)),max(max(Z)),40);contour(X,Y,Z,cv,k-);hold onquiver(X,Y,ex,ey,0.7);clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.15:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));U=q*k*(1./R2-1./R1);[ex,ey]=gradient(-U);ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40);surfc(x,y,U);实验二 恒定电场的仿真1．实验目的 建立恒定电场中电场及电位空间分布的直观概念。2．实验仪器计算机一台3．基本原理 电场的大小和方向均不随时间变化的场称为恒定电场，如直流导线，虽说电荷在导线内运动，但电场不随时间变化而变化，所以，直流导线形成的电场是恒定电场。对于恒定电场，我们可以假设其为静电场，假设有静止不动的分布在空间中的电量q产生了这一电场。通过一些边界条件等确定自己所需要的变量，然后用静电场的方法来求解问题。4．实验内容及步骤（1）高压直流电线表面的电场分布仿真题目：假设两条高压导线分别是正负电流，线间距2m，线直径0.04m，电流300A，两条线电压正负110kV，求表面电场分布。程序clear[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2);r1=sqrt((x+1).^2+y.^2+0.14);r2=sqrt((x-1).^2+y.^2+0.14);k=100/(log(1/0.02));E=k*(1./r1-1./r2);surfc(x,y,E);xlabel(x,fontsize,16)ylabel(y,fontsize,16)title(E,fontsize,10)clear[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2);r1=sqrt((x+1).^2+y.^2+0.14);r2=sqrt((x-1).^2+y.^2+0.14);k=100/(log(1/0.02));m=log10(r2./r1);U=k*m;surfc(x,y,U);xlabel(x,fontsize,16)ylabel(y,fontsize,16)title(U,fontsize,10)实验三 恒定磁场的仿真1．实验目的建立恒定磁场中磁场空间分布的直观概