电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告 阮小琴实验一 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clearx,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clearx,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clearx,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)clearx,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念。2实验仪器计算机一台3基本原理磁场的大小和方向均不随时间变化的场，称为恒定磁场。线电流i产生的磁场为：说明了电流和磁场之间的关系，运动的电荷能够产生磁场。4实验内容及步骤圆环电流周围引起的磁场分布仿真题目：一个半径为0.35的电流大小为1A的圆环，求它的磁场分布。分析：求载流圆环周围的磁场分布，可以用毕奥萨伐尔定律给出的数值积分公式进行计算：图3-1载流圆环示意图程序clearx=-10:0.5:10;u0=4*pi*10(-7);R=0.35;I=1;B=(u0*I*R.2)./2./(R.2+x.2).(3/2);plot(x,B);实验四 电磁波的反射与折射 1实验目的 （1）熟悉相关实验仪器的特性和使用方法（2）掌握电磁波在良好导体表面的反射规律2实验仪器DH1211型3厘米信号源1台、可变衰减器、频率调节器、电流指示器、喇叭天线、金属导体板1块、支座一台。3基本原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。当电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板上时将发生全反射。电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板时，分为垂直入射和以一定角度入射（称为斜入射）。如图4-1所示。入射线与分界面法线的夹角为入射角，反射线与分界面法线的夹角为反射角。垂直入射 斜入射（入射角0、反射角0） （入射角45、反射角45） 图4-1用一块金属板作为障碍物，测量当电波以某一入射角投射到此金属板上的反射角，验证电磁波的反射规律：（1）电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板上时将发生全反射。（2）入射角等于反射角。4实验内容及步骤（1）熟悉仪器的特性和使用方法（2）连接仪器，调整系统支座活动臂电流指示器（检波器）喇叭天线金属导体（铝）板可变衰减器频率调节器DH1121B 3厘米信号源（3）测量入射角和反射角反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应900刻度的一对刻线一致。这时