電磁場(chǎng)與電磁波實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.實(shí)驗(yàn)一 靜電場(chǎng)仿真1實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕㈧o電場(chǎng)中電場(chǎng)及電位空間分布的直觀概念。2實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算機(jī)一臺(tái)3基本原理當(dāng)電荷的電荷量及其位置均不隨時(shí)間變化時(shí)，電場(chǎng)也就不隨時(shí)間變化，這種電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。點(diǎn)電荷q在無(wú)限大真空中產(chǎn)生的電場(chǎng)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(diǎn)電荷產(chǎn)生的電位為 （1-2）其中，電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，電位是標(biāo)量，所以，無(wú)數(shù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度和電位是不一樣的，電場(chǎng)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。精品.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（1） 點(diǎn)電荷靜電場(chǎng)仿真題目：真空中有一個(gè)點(diǎn)電荷-q，求其電場(chǎng)分布圖。程序1:負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)示意圖clearx,y

2、=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);精品.負(fù)點(diǎn)電荷電勢(shì)示意圖clearx,y=meshgrid(-10:1.2:10);e0=8.85e-12;精品.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)

3、ylabel(y,fontsize,16)title(負(fù)點(diǎn)電荷電勢(shì)示意圖,fontsize,10)精品.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);conto

4、ur(x,y,z,cv,k-);hold onquiver(x,y,ex,ey,0.7);精品.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);精品.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

5、,u);精品.實(shí)驗(yàn)二 恒定電場(chǎng)的仿真1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?建立恒定電場(chǎng)中電場(chǎng)及電位空間分布的直觀概念。2實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算機(jī)一臺(tái)3基本原理 電場(chǎng)的大小和方向均不隨時(shí)間變化的場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)，如直流導(dǎo)線，雖說(shuō)電荷在導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動(dòng)，但電場(chǎng)不隨時(shí)間變化而變化，所以，直流導(dǎo)線形成的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)。對(duì)于恒定電場(chǎng)，我們可以假設(shè)其為靜電場(chǎng)，假設(shè)有靜止不動(dòng)的分布在空間中的電量q產(chǎn)生了這一電場(chǎng)。通過(guò)一些邊界條件等確定自己所需要的變量，然后用靜電場(chǎng)的方法來(lái)求解問(wèn)題。4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（1）高壓直流電線表面的電場(chǎng)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(chǎng)分

6、布。精品.rrd=2mxyp圖2-1高壓直流電線示意圖r2r1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)精品.clearx,y=meshgrid(-2:0.1:2);精品.r1=sqrt(x+1).2+y.2+0.14);r2=sqrt(x-1).2+y.2

7、+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)精品.實(shí)驗(yàn)三 恒定磁場(chǎng)的仿真1實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕⒑愣ù艌?chǎng)中磁場(chǎng)空間分布的直觀概念。2實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算機(jī)一臺(tái)3基本原理磁場(chǎng)的大小和方向均不隨時(shí)間變化的場(chǎng)，稱為恒定磁場(chǎng)。線電流i產(chǎn)生的磁場(chǎng)為：說(shuō)明了電流和磁場(chǎng)之間的關(guān)系，運(yùn)動(dòng)的電荷能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)。精品.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟圓環(huán)電流周圍引起的磁場(chǎng)分布仿真題目：一個(gè)半徑為0.35的電流大小為1a的圓環(huán)，求它的磁場(chǎng)分布。分析：求

8、載流圓環(huán)周圍的磁場(chǎng)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(jì)算：r0rpxdb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);精品.精品.實(shí)驗(yàn)四 電磁波的反射與折射 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)儀器dh1211型3厘米信號(hào)源1臺(tái)、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(tái)。3基本原理電磁波在傳播過(guò)程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生反射。當(dāng)電磁波入射

9、到良好導(dǎo)體（近似認(rèn)為理想導(dǎo)體）平板上時(shí)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(shí)，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、反射角45） 精品.圖4-1用一塊金屬板作為障礙物，測(cè)量當(dāng)電波以某一入射角投射到此金屬板上的反射角，驗(yàn)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(shí)將發(fā)生全反射。（2）入射角等于反射角。4實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(hào)源（3）測(cè)量入射角和反射角反射全屬板放到支座上時(shí)，應(yīng)使金屬板平面與支座下面的小圓盤(pán)上的某一對(duì)刻線一致。而把帶支座的金屬反射板放到小平臺(tái)上時(shí)，應(yīng)使圓盤(pán)上的這對(duì)與金屬板平面一致的刻線與小平臺(tái)上相應(yīng)900刻度的一對(duì)刻線一致。這時(shí)小平臺(tái)上的00刻度就與金屬板的