电磁场与电磁波实验报告

1、.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Eq2r（ r 是单位向量 ）（1-1 ）0r4真空中点电荷产生的电位为q（1-2 ）40r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EE1E2En1nq2i ri（ ri 是单位向量 ）（ 1-3 ）40i 1ri电位为1nqi（1-4）12nri40 i 1本章模拟的就是基本的电位图形。专业

2、.专注.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);专业 .专注.负点电荷电势示意图clearx,y=meshgrid(-10:1.2:10);专业 .专注.E0=8.85e-12;q=1.6*10(-19);r=;r=sqrt(x.2+y.2+

3、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)专业 .专注.程序 2clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);专业 .专注.R1=sqrt(X+1).2+Y.2+1.0*10(-10)

4、;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);专业 .专注.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*

5、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);专业 .专注.实验二恒定电场的仿真专业 .专注.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

6、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。YPR1R2RRD=2mX图 2-1 高压直流电线示意图专业 .专注.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

7、=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)专业 .专注.clear专业 .专注.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=

8、k*m;surfc(x,y,U);xlabel('x','fontsize',16)ylabel('y','fontsize',16)title('U','fontsize',10)专业 .专注.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：dB0 Idl4 r2说明了电流和磁场之间的关系，运动的电荷能够产生磁场。专业 .专注.4实验内容及步骤圆环电流周围引起的磁场分布仿真

9、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：rRx0pdB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);专业 .专注.专业 .专注.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

10、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。垂直入射斜入射专业 .专注.（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 ，调整系统金属导体（铝）板频率调节器喇叭天线可变衰减器支座电流指示器（检波器）活动臂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专业 .专注.小平台上相应90 0 刻度的一对刻线一致。这时小平台上的00 刻度就与金属板的法