电磁场与电磁波实验报告3Word文件下载.docx
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(1-4)
本章模拟就是基础电位图形。
4.试验内容及步骤
(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
clear
[x,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
z=-q./m1
surfc(x,y,z);
xlabel('
x'
'
fontsize'
16)
ylabel('
y'
title('
负点电荷电势示意图'
10)
程序2
q=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-'
);
holdon
quiver(X,Y,ex,ey,0.7);
0.15:
U=q*k*(1./R2-1./R1);
[ex,ey]=gradient(-U);
cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40);
surfc(x,y,U);
试验二恒定电场仿真
建立恒定电场中电场及电位空间分布直观概念。
电场大小和方向均不随时间改变场称为恒定电场,如直流导线,虽说电荷在导线内运动,但电场不随时间改变而改变,所以,直流导线形成电场是恒定电场。
对于恒定电场,我们能够假设其为静电场,假设有静止不动分布在空间中电量q产生了这一电场。
经过部分边界条件等确定自己所需要变量,然后用静电场方法来求解问题。
(1)高压直流电线表面电场分布仿真
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
[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));
E=k*(1./r1-1./r2);
E'
m=log10(r2./r1);
U=k*m;
U'
试验三恒定磁场仿真
建立恒定磁场中磁场空间分布直观概念。
磁场大小和方向均不随时间改变场,称为恒定磁场。
线电流i产生磁场为:
说明了电流和磁场之间关系,运动电荷能够产生磁场。
圆环电流周围引发磁场分布仿真
一个半径为0.35电流大小为1A圆环,求它磁场分布。
分析:
求载流圆环周围磁场分布,能够用毕奥—萨伐尔定律给出数值积分公式进行计算:
图3-1载流圆环示意图
x=-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);
试验四电磁波反射与折射
(1)熟悉相关试验仪器特征和使用方法
(2)掌握电磁波在良好导体表面反射规律
DH1211型3厘米信号源1台、可变衰减器、频率调整器、电流指示器、喇叭天线、
金属导体板1块、支座一台。
电磁波在传输过程中如碰到障碍物,肯定要发生反射。
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所表示。
入射线与分界面法线夹角为入射角,反射线与分界面法线夹角为反射角。
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反射角,验证电磁波反射规律:
(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。
(1)熟悉仪器特征和使用方法
(2)连接仪器,调整系统
(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小圆盘上某一对刻线一致。
而把带支座金属反射板放到小平台上时,应使圆盘上这对与金属板平面一致刻线与小平台上对应900刻度一对刻线一致。
这时小平台上00刻度就与金属板法线方向一致。
转动小平台,使固定臂指针指在某一角度处,这一角度读数就是入射角,然后转动活动臂在表头上找到一个最大指示,此时活动臂上指针所指刻度就是反射角。
入射角
0°
30°
45°
50°
55°
60°
最大指示值
28
34
44
47
48
50
反射角
22
39
45
51
58