2016年《电磁场与电磁波》仿真实验.doc

25 / 25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。例1：用简短命令计算并绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。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-2x2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-2x2, -2ydelta delta=d; end V(j,k)=Vnew(j,k); end end if delta100) break; end delta=0.;end代入m22绘图程序：k=1:m;j=1:m;DX,DY = gradient(V,.4,.4);hold onquiver(k,j,DX,DY,2)hold offk=1:m;j=1:m;DX,DY=gradient(V,.4,.4)A=(DX.2+DY.2).0.5;DA,DB=gradient(A,.4,.4);hold onquiver(k,j,DA,DB,2)hold off3.程序参考运行结果电场图和电力线图分别如图5.2、图5.3所示。图5.2 电场线的图像图5.3 电力线的图像三、实验内容有限差分法绘制带电长圆柱体的电位和电力线图像。 四、实验步骤1在E盘建立新文件夹，命名为Fiele_Wave_simulation_2012_10_27；2.打开Matlab软件，新建一个空白的M文件，保存在Fiele_Wave_simulation_2012_10_27目录下，命名为Exp_5.m、Exp_5_1.m；3.将源程序拷贝到M文件中，保存；4.点击运行按钮，观察程序运行结果。五、