电磁场S验手册

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。电磁场与电磁波实验自编手册刘冬电子信息工程学院资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。实验一单点电荷周围电场的分布仿真一实验目的 :1熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况;2学会使用matlab 进行数值计算 , 并绘出相应的图形;二实验原理 :根据库伦定律 : 在真空中 , 两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比 , 与它们之间距离的平方成反比 , 作用力的方向在两个电荷的连线上 , 两电荷同号为斥力 , 异号为吸力 , 它们之间的力 f 满足 :q1q2 ?(式 1)f kr2r由电场强

2、度 e 的定义可知 :ekq ?(式 2)r2r对于点电荷 , 根据场论基础中的定义,有势场 e 的势函数为ukqr(式 3)而eu(式4)在 matlab 中 , 由以上公式算出各点的电势u, 电场强度 e 后 , 能够用 matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况.三 .实验内容 :资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。点电荷的平面电力线和等势线真空中点电荷的场强大小是e=kq /r2 , 其中 k 为静电力恒量 , q为电量 , r 为点电荷到场点p(x,y)的距离 .电场呈球对称分布, 取电量 q 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇.以无穷远处为零势点

3、, 点电荷的电势为u=kq /r,当 u 取常数时 , 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面 .平面电力线的画法在平面上 , 电力线是等角分布的射线簇 , 用 matlab 画射线簇很简单 .取射线的半径为 ( 都取国际制单位 ) r0=0.12, 不同的角度用向量表示 ( 单位为弧度 ) th=linspace(0,2*pi,13). 射线簇的终点的直角坐标为 : x,y=pol2cart(th,r0). 插入 x 的起始坐标 x=x; 0.1*x. 同样插入 y 的起始坐标 , y=y; 0.1*y, x 和 y 都是二维数组 , 每一列是一条射线的起始和终止坐标 .

4、用二维画线命令 plot(x,y) 就画出所有电力线.平面等势线的画法在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用matlab画等势线更加简单.静电力常量为k=9e9,电量可取为q=1e- 9;最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点? r0=0.1.其电势为 u0=k8q /r0. 如果从外到里取 7 条等势线 , 最里面的等势线的电势是最外面的 3 倍 , 那么各条线的电势用向量表示为 :资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。u=linspace(1,3,7)*u0. 从 - r0 到 r0 取偶数个点 , 例如 100 个点 , 使最中心点的坐标绕过 0

5、, 各点的坐标可用向量表示 : x=linspace(-r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标 : x,y=meshgrid(x). 各点到原点的距离为: r=sqrt(x.2+y .2), 在乘方时 , 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算.各点的电势为u=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算 .用等高线命令即可画出等势线contour(x,y ,u,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令holdon 就行了 .平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等.越靠近点电荷的中心,

6、 电势越高 , 电场强度越大 , 电力线和等势线也越密 .参考程序点电荷的平面电力线和等势线%点电荷的平面电力线和等势线%平面电力线的画法q=1e-9;r0=0.12;th=linspace(0,2*pi,13);x,y=pol2cart(th,r0);x=x;0.1*x;y=y;0.1*y;plot(x,y);grid on资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。hold onplot(0,0,o,markersize,12)xlabel(x,fontsize,16)ylabel(y,fontsize,16)title( 单个点电荷的电场线与等势线,fontsize,2

7、0)%平面等势线的画法k=9e9;r0=0.1;u0=k*q/r0;u=linspace(1,3,7)*u0;x=linspace(-r0,r0,100);x,y=meshgrid(x);r=sqrt(x.2+y.2);u=k*q./r;hold on;contour(x,y,u,u)资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。单个点电荷的电场线与等势线0.150.10.050y-0.05-0.1-0.15-0.2-0.15-0.1-0.0500.050.10.15-0.2x图 1资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。实验二等量异号的电荷周围空间上的电位和电场分布情况一 实验目的 :熟悉 matlab 在时变电磁场仿真中的运用;掌握 matlab 动画功能来分析等量异号的电荷周围空间上的电位和电场分布情况二 实验原理将等量异号的电荷的几何中心放置于坐标原点位置 , 则它们在空间某点 p 处产生的点位为 :qqq11qq4 0r14 0 r240 r1r2g1 g2g4 04 0r1d / 2其中 g 为格林函数r2d / 222dr cosr 2dr cosr 2将 g 用片面积坐标表示为glng2g1三 实验内容平