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    电磁场与电磁波实验报告

    时间：2020-08-26 11:39:40 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：电磁场 电磁波 实验

    　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 204qE rr 

    　 ( r 就是单位向量)

    　 (1-1) 真空中点电荷产生的电位为 04qr

    　 (1-2) 其中,电场强度就是矢量,电位就是标量,所以,无数点电荷产生的电场强度与电位就是不一样的,电场强度为 1 221014nin iiiqE E E E rr     

    　 (ir 就是单位向量)(1-3) 电位为 1 21014niniiqr       

    　 (1-4) 本章模拟的就就是基本的电位图形。

    　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 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 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; z=-q、/m1 surfc(x,y,z); xlabel("x","fontsize",16) ylabel("y","fontsize",16) title("负点电荷电势示意图","fontsize",10)

    　 程序 2 clear 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-"); hold on quiver(X,Y,ex,ey,0 、7);

    　clear q=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(ex、^2+ey、^2);ex=ex、/ae;ey=ey、/ae; cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40); surfc(x,y,U);

    　 实验二

    　恒定电场的仿真

    　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

    　 电场的大小与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,直流导线形成的电场就是恒定电场。

    　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就是正负电流,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。

    　 R R D=2m X Y P 图 2-1 高压直流电线示意图 R2 R1

    　程序 clear [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); surfc(x,y,E); xlabel("x","fontsize",16) ylabel("y","fontsize",16) title("E","fontsize",10)

    　clear

    　[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=k*m; surfc(x,y,U); xlabel("x","fontsize",16) ylabel("y","fontsize",16) title("U","fontsize",10)

    　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 磁场的大小与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: 024IdldBr

    　说明了电流与磁场之间的关系,运动的电荷能够产生磁场。

    　4. 实验内容及步骤 圆环电流周围引起的磁场分布仿真 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:

    　图 3-1 载流圆环示意图

    　 程序 clear 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); R 0 r p

    　x dB

    　 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与使用方法 (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,分为垂直入射与以一定角度入射(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

    　(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)熟悉仪器的特性与使用方法 (2)连接仪器,调整系统

    　(3)测量入射角与反射角 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小平台上相应 900 刻度的一对刻线一致。这时小平台上的 0 0 刻度就与金属板的法线方向一致。

    　支座 喇叭天线 金属导体(铝)板 频率调节器 DH1121B 3 厘米信号源 可变衰减器 电流指示器(检波器) 活动臂

    　转动小平台,使固定臂指针指在某一角度处,这一角度的读数就就是入射角,然后转动活动臂在表头上找到一个最大指示,此时活动臂上的指针所指的刻度就就是反射角。

    　入射角 0° 30° 45° 50° 55° 60° 最大指示值 28 34 44 47 48 50 反射角

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