電磁場與電磁波實驗報告

1、電磁場與電磁波實驗報告 1308130228 阮小琴實驗一 靜電場仿真1實驗?zāi)康慕㈧o電場中電場及電位空間分布的直觀概念。2實驗儀器計算機(jī)一臺3基本原理當(dāng)電荷的電荷量及其位置均不隨時間變化時，電場也就不隨時間變化，這種電場稱為靜電場。點電荷q在無限大真空中產(chǎn)生的電場強(qiáng)度E的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （是單位向量） （1-1）真空中點電荷產(chǎn)生的電位為 （1-2）其中，電場強(qiáng)度是矢量，電位是標(biāo)量，所以，無數(shù)點電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度和電位是不一樣的，電場強(qiáng)度為 （是單位向量）（1-3）電位為 （1-4）本章模擬的就是基本的電位圖形。4實驗內(nèi)容及步驟（1） 點電荷靜電場仿真題目：真空中有一個點電荷-q，求其電場分布圖

2、。程序1:負(fù)點電荷電場示意圖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);負(fù)點電荷電勢示意圖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);xlabe

3、l('x','fontsize',16)ylabel('y','fontsize',16)title('負(fù)點電荷電勢示意圖','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(e

4、x.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(e

5、x.2+ey.2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;cv=linspace(min(min(U),max(max(U),40);surfc(x,y,U);實驗二 恒定電場的仿真1實驗?zāi)康?建立恒定電場中電場及電位空間分布的直觀概念。2實驗儀器計算機(jī)一臺3基本原理 電場的大小和方向均不隨時間變化的場稱為恒定電場，如直流導(dǎo)線，雖說電荷在導(dǎo)線內(nèi)運動，但電場不隨時間變化而變化，所以，直流導(dǎo)線形成的電場是恒定電場。對于恒定電場，我們可以假設(shè)其為靜電場，假設(shè)有靜止不動的分布在空間中的電量q產(chǎn)生了這一電場。通過一些邊界條件等確定自己所需要的變量，然后用靜電場的方法來求解問題。4實驗內(nèi)容及步驟（1）高

6、壓直流電線表面的電場分布仿真題目：假設(shè)兩條高壓導(dǎo)線分別是正負(fù)電流，線間距2m，線直徑0.04m，電流300A，兩條線電壓正負(fù)110kV，求表面電場分布。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

7、','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)實驗三 恒定磁場的仿真1實驗?zāi)康慕?/p>

8、恒定磁場中磁場空間分布的直觀概念。2實驗儀器計算機(jī)一臺3基本原理磁場的大小和方向均不隨時間變化的場，稱為恒定磁場。線電流i產(chǎn)生的磁場為：說明了電流和磁場之間的關(guān)系，運動的電荷能夠產(chǎn)生磁場。4實驗內(nèi)容及步驟圓環(huán)電流周圍引起的磁場分布仿真題目：一個半徑為0.35的電流大小為1A的圓環(huán)，求它的磁場分布。分析：求載流圓環(huán)周圍的磁場分布，可以用畢奧薩伐爾定律給出的數(shù)值積分公式進(jìn)行計算：圖3-1載流圓環(huán)示意圖程序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);實驗四 電磁波的反射與

9、折射 1實驗?zāi)康?（1）熟悉相關(guān)實驗儀器的特性和使用方法（2）掌握電磁波在良好導(dǎo)體表面的反射規(guī)律2實驗儀器DH1211型3厘米信號源1臺、可變衰減器、頻率調(diào)節(jié)器、電流指示器、喇叭天線、金屬導(dǎo)體板1塊、支座一臺。3基本原理電磁波在傳播過程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生反射。當(dāng)電磁波入射到良好導(dǎo)體（近似認(rèn)為理想導(dǎo)體）平板上時將發(fā)生全反射。電磁波入射到良好導(dǎo)體（近似認(rèn)為理想導(dǎo)體）平板時，分為垂直入射和以一定角度入射（稱為斜入射）。如圖4-1所示。入射線與分界面法線的夾角為入射角，反射線與分界面法線的夾角為反射角。垂直入射 斜入射（入射角0°、反射角0°） （入射角45°、反

10、射角45°） 圖4-1用一塊金屬板作為障礙物，測量當(dāng)電波以某一入射角投射到此金屬板上的反射角，驗證電磁波的反射規(guī)律：（1）電磁波入射到良好導(dǎo)體（近似認(rèn)為理想導(dǎo)體）平板上時將發(fā)生全反射。（2）入射角等于反射角。4實驗內(nèi)容及步驟（1）熟悉儀器的特性和使用方法（2）連接儀器，調(diào)整系統(tǒng)支座活動臂電流指示器（檢波器）喇叭天線金屬導(dǎo)體（鋁）板可變衰減器頻率調(diào)節(jié)器DH1121B 3厘米信號源（3）測量入射角和反射角反射全屬板放到支座上時，應(yīng)使金屬板平面與支座下面的小圓盤上的某一對刻線一致。而把帶支座的金屬反射板放到小平臺上時，應(yīng)使圓盤上的這對與金屬板平面一致的刻線與小平臺上相應(yīng)900刻度的一對刻線一致。這時小平臺上的00刻度就與金屬板的法線方向一致。轉(zhuǎn)