2016年《电磁场与电磁波》仿真实验.pdf

《电磁场与电磁波》仿真实验 2016年 11月 《电磁场与电磁波》仿真实验介绍 《电磁场与电磁波》课程属于电子信息工程专业基础课之一，仿真实验主要 目的在于使学生更加深刻的理解电磁场理论的基本数学分析过程， 通过仿真环节 将课程中所学习到的理论加以应用。 受目前实验室设备条件的限制， 目前主要利 用 MATLAB 仿真软件进行，通过仿真将理论分析与实际编程仿真相结合，以理 论指导实践， 提高学生的分析问题、 解决问题等能力以及通过有目的的选择完成 实验或示教项目， 使学生进一步巩固理论基本知识， 建立电磁场与电磁波理论完 整的概念。 本课程仿真实验包含五个内容： 一、电磁场仿真软件—— Matlab 的使用入门 二、单电荷的场分布 三、点电荷电场线的图像 四、线电荷产生的电位 五、有限差分法处理电磁场问题 目录 一、电磁场仿真软件—— Matlab 的使用入门 ……………4 二、单电荷的场分布 10 三、点电荷电场线的图像 ………………………………………………………………………………………12 四、线电荷产生的电位 ……………………………………………………………………………….…………14 五、有限差分法处理电磁场问题 ……………………………………………………………………………17 实验一 电磁场仿真软件—— Matlab 的使用入门 一、实验目的 1. 掌握 Matlab 仿真的基本流程与步骤； 2. 掌握 Matlab 中帮助命令的使用。 二、实验原理 （一）MATLAB运算 1.算术运算 (1)．基本算术运算 MATLAB的基本算术运算有：＋ (加 )、－ (减)、*( 乘)、/( 右除 )、\( 左除 )、 ^(乘方 )。 注意，运算是在矩阵意义下进行的，单个数据的算术运算只是一种特例。 (2)．点运算 在 MATLAB中，有一种特殊的运算， 因为其运算符是在有关算术运算符前面 加点，所以叫点运算。点运算符有 .* 、./ 、 和.^。两矩阵进行点运算是指它们的 对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。 2 2 例 1：用简短命令计算并绘制在 0≤x ≦6 范围内的 sin(2x)、sinx 、sin x。 程序： x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2; plot(x,y1,x, y2,x, y3) （二）几个绘图命令 1. doc 命令：显示在线帮助主题 调用格式： doc 函数名 例如： doc plot ，则调用在线帮助，显示 plot 函数的使用方法。 2. plot 函数：用来绘制线形图形 plot(y),当 y 是实向量时， 以该向量元素的下标为横坐标， 元素值为纵坐标画出一 条连续曲线，这实际上是绘制折线图。 plot(x,y),其中 x 和 y 为长度相同的向量，分别用于存储 x 坐标和 y 坐标数据。 plot(x,y,s) contour 函数：用来绘制等高线图形 ezplot 函数 :对于显式函数 f=f(x),在默认范围 [-2 πx2π]上绘制函数 f(x)的图形； 对于隐式函数 f=f(x,y)，在默认的平面区域 [-2 πx2π, -2 πy2 π]上绘制函 数