MATLAB電磁場與電磁波應(yīng)用

1、哈爾濱理工大學(xué)課程作業(yè)說明書題目：MATLAB仿真與應(yīng)用電子信息工程學(xué)院（系）：電信學(xué)院年級專業(yè)： 14 電子信息工程學(xué) 號：學(xué)生姓名：黃百科授課教師：王玉龍教師職稱：講師哈理工大學(xué)課程作業(yè)（論文）任務(wù)書院（系）：電信學(xué)院基層教學(xué)單位:電子信息工程學(xué)號7學(xué)生姓名黃百科專業(yè)（班級）電信14-2設(shè) 計 題 目1、 電磁場與電磁波例題 2-1、2-3、2-4、2-6、2-7、2-8、2-9、2-14、2-15、2-17 ;3-1、3-4、3-8、3-9、3-11 （舉例計算并畫出有效的二維圖像和三維空間投影）。2、舉例計算：設(shè)計具體的環(huán)境，查找有效的數(shù)據(jù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)理論公式向數(shù)據(jù)、 圖像展示的轉(zhuǎn)變。3

2、、 要求上交完成的任務(wù)文件和依照模板完成任務(wù)報告（獨(dú)立完成）。技1電磁場與電磁波術(shù)2 MATLAB仿真及電子信息應(yīng)用參數(shù)設(shè)1、獨(dú)立完成仿真內(nèi)容以及任務(wù)報告；計要2、利用MATLAB仿真電磁場的相關(guān)理論；求工作量5個工作日左右每個工作日1到3小時工作五個工作日完成計劃參考1. MATLAB仿真與應(yīng)用2. 電磁場與電磁波資3.高等數(shù)學(xué)料指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字2016年4月14日目錄第1章 靜電場 錯誤 ！未定義書簽。電場強(qiáng)度 錯誤 ！未定義書簽。一個半徑為 a 的均勻帶電圓環(huán)，求軸線上的電場強(qiáng)度。. 錯誤 ！未定義書簽。高斯定理 錯誤 ！未定義書簽。已知半徑為 a 的球內(nèi)外的電場強(qiáng)度，求

3、電荷分布。錯誤 ！未定義書簽。靜電場的旋度與電位 錯誤 ！未定義書簽。平面上半徑為 a 圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)的帶電圓盤，面密度為ps，求z軸上的電位。錯誤 ！未定義書簽。若半徑為a的導(dǎo)體球面的電位為 Uo,球外無電荷，求空間點(diǎn)位。錯誤！未定義書簽。電介質(zhì)中的場方程 錯誤 ！未定義書簽。一個半徑為a的均勻極化介質(zhì)球，極化強(qiáng)度是Po，求極化電荷分布及介質(zhì)球的電偶極矩。 錯誤 ！未定義書簽。一個半徑為a的導(dǎo)體球，帶電量為Q,在導(dǎo)體球外套有外半徑為 b的同心介質(zhì)球，殼外是空氣。求空間任意一點(diǎn)的D,E,P，以及束縛電荷密度。錯誤！未定義書簽。靜電場的邊界條件 錯誤 ！未定義書簽。同心球電容器的內(nèi)導(dǎo)體半徑為a，

4、外導(dǎo)體半徑為b，其間填充介質(zhì)，求電位移矢量和電場強(qiáng)度。錯誤 ！未定義書簽。能量密度 錯誤 ！未定義書簽。若一同軸線內(nèi)導(dǎo)體的半徑為a，外導(dǎo)體的半徑為 b，之間填充介質(zhì)，求電位長度的電場能量。 錯誤 ！未定義書簽。電場力 錯誤 ！未定義書簽。力。錯誤 !未定義書簽?？諝庵杏幸粋€半徑為 a的導(dǎo)體球均勻帶電， 電荷總量為Q求導(dǎo)體球面上的電荷單位面積受到的電場力。 錯誤 !未定義書簽。第2章 恒定電流的電場和磁場 錯誤!未定義書簽。恒定電流場 錯誤 !未定義書簽。設(shè)同軸線的內(nèi)導(dǎo)體半徑為a,外導(dǎo)體的內(nèi)半徑為b，內(nèi)外導(dǎo)體間填充電導(dǎo)率為d的導(dǎo)電媒質(zhì)，求同軸線單位長度的漏電導(dǎo)。 錯誤 !未定義書簽。求一條形狀均

5、勻，但電導(dǎo)率非均勻的導(dǎo)線的電阻。設(shè)導(dǎo)線的橫截面為A,長度為L, 電導(dǎo)率沿長度方向的分布為 d. 錯誤 !未定義書簽。syms x; 錯誤 !未定義書簽。d0=*10A-8 錯誤!未定義書簽。r=2;L=10; 錯誤!未定義書簽。A=pi*rA2; 錯誤 !未定義書簽。R=int(1/(A*d0*(1+(xA2/LA2),x,0,L) 錯誤!未定義書簽。磁感應(yīng)強(qiáng)度 錯誤 !未定義書簽。求載流的圓形導(dǎo)線回路在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 錯誤!未定義書簽。恒定磁場 錯誤 !未定義書簽。半徑為 a 的無限長直導(dǎo)線,載有電流 I, 計算導(dǎo)體內(nèi)外的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 錯 誤 ! 未 定義書簽。矢量磁位 錯誤 !未定義

6、書簽。第1章 靜電場1.1電場強(qiáng)度1.1.1 一個半徑為a的均勻帶電圓環(huán)，求軸線上的電場強(qiáng)度。解答過程：a=5; p=500; e0=*10A-12;E= (a*p)/ (2*e0).*(z. / 人2*+z.人2). aPlot (z, E)1.2 高斯定理1.2.1 已知半徑為 a 的球內(nèi)外的電場強(qiáng)度，求電荷分布 解答過程：a=io；eO=*1OA-12;E=2;r1=0:1:a;p仁 e0*E*15*(aA2-r2.A2)/2*aA2;r2=a:1:20;p2=0*r2plot(r1,p1,r2,p2)少S Fil1Figure 13'nsert Tools Desktop Wi

7、ndow 旦lp 口1.3靜電場的旋度與電位平面上半徑為a圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)的帶電圓盤，面密度為ps,求z軸上的電位。解答過程:e0=*10A-12;a=10;p=40;z=-50:1:50;q=(p/(2*e0)*(aA2+z.A2).A(z);plot(z,q)若半徑為a的導(dǎo)體球面的電位為Uo,球外無電荷，求空間點(diǎn)位解答過程：a=5;U=10;r=0:1:50; p=(a*U)./r; plot(r,p)1.4 電介質(zhì)中的場方程Po,求1.4.1 一個半徑為 a 的均勻極化介質(zhì)球，極化強(qiáng)度是 極化電荷分布及介質(zhì)球的電偶極矩。解答過程：r1=0:5P0=1;rowp=0*r1;theta=0:2

8、*pi; rowsp=P0*cos(theta);plot(r1,rowp)hold onplot (theta,rowsp)p=4*pi*aA3*P0/3142 個半徑為a的導(dǎo)體球，帶電量為 Q在導(dǎo)體球外套有 外半徑為b的同心介質(zhì)球，殼外是空氣。求空間任意一 點(diǎn)的D,E,P，以及束縛電荷密度。解答過程:a=5;Q=50;b=10;e0=*10A-12;r1=5:10;D仁 Q./(4*pi*r1.A2);E1=D1/e0;P1=D1-e0*E1;r2=10:15;D2=Q./(4*pi*r1.A2);E2=D2/e0;P2=D2-e0*E2;subplot(2,3,1)plot(r1,D1)

9、xlabel( 'a<r<b' );ylabel(subplot(2,3,2)plot(r1,E1)xlabel( 'a<r<b' );ylabel(subplot(2,3,3)plot(r1,P1)xlabel( 'a<r<b' );ylabel(subplot(2,3,4)plot(r2,D2)xlabel( 'b<r' );ylabel(subplot(2,3,5)plot(r2,E2)xlabel( 'b<r' );ylabel(subplot(2,3,6)p

10、lot(r2,P2)'D' );'E' );'P' );'D' );'E' );xlabel( 'b<r' );ylabel( 'P' );1Figure 1 X I* File Edit View Insert Tools Desktop '.Vindow 旦elpJ d| . -k O ® C -131 0 1.5 靜電場的邊界條件同心球電容器的內(nèi)導(dǎo)體半徑為a,外導(dǎo)體半徑為b,其間填充介質(zhì)，求電位移矢量和電場強(qiáng)度。解答過程：a=5;b=10;e1=*10A

11、-12;e2=*10A-12;q=50;r=a:b;D1=(e1*q)./(2*pi*(e1+e2)*r.A2);D2=(e2*q)./(2*pi*(e1+e2)*r.A2);plot(r,D1,r,D2)legend( 'D1' , 'D2' )xlabel( 'r' );ylabel( 'D' )1.6能量密度若一同軸線內(nèi)導(dǎo)體的半徑為 a,外導(dǎo)體的半徑為b,之間填充介質(zhì)，求電位長度的電場能量。解答過程:a=5;b=10;e=*10A-12;U=10;r=a:b;E=U./(r*log10(b/a)W=pi*e*w2/log10

12、(b/a)plot(r,E)1.7 電場力若平板電容器極板面積為A,間距為X,電極之間的電壓為U,求極板間的作用力。解答過程：A=50;U=20;e=*10A-12;X=1:1:10;F=-(UA2*A)./(2*X.A2)plot(X,F)空氣中有一個半徑為a的導(dǎo)體球均勻帶電，電荷總量為Q求導(dǎo)體球面上的電荷單位面積受到的電場力。解答過程：Q=4*10A6;e0=*10A-12;a=(1:1:10);f=QA2./32*piA2*e0*a.A4plot(a,f)第 2章 恒定電流的電場和磁場2.1 恒定電流場設(shè)同軸線的內(nèi)導(dǎo)體半徑為a,外導(dǎo)體的內(nèi)半徑為b,內(nèi)外導(dǎo)體間填充電導(dǎo)率為 d 的導(dǎo)電媒質(zhì)，

13、求同軸線單位長 度的漏電導(dǎo)。a=5;b=10;d=*10A-10;G=2*pi*d/log10(b/a)2.1.2 求一條形狀均勻，但電導(dǎo)率非均勻的導(dǎo)線的電阻。設(shè)導(dǎo)線的橫截面為A,長度為L,電導(dǎo)率沿長度方向的分布為 d.syms x;dO=*1O八-8r=2;L=10;A=pi*rA2;R=i nt(1/(A*d0*(1+(xA2/LA2),x,0,L)2.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度2.2.1 求載流的圓形導(dǎo)線回路在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度解答過程：u0=5,I=4;a=1:1:10B=u0*I./(2.*a)plot(a,B)File Edit View Insert Tools Desktop Window

14、 Help:2.3 恒定磁場2.3.1 半徑為 a 的無限長直導(dǎo)線，載有電流 I, 計算導(dǎo)體內(nèi)外的 磁感應(yīng)強(qiáng)度。解答過程：a=5,l=10;u0=*10A-8;r1=0:5;B仁(uO*l.*r1)./(2*pi*aA2);r2=5:10;B2=(u0*l)./(2*pi*r2);plot(r1,B1,r2,B2)2.4矢量磁位用磁矢位重新計算載流直導(dǎo)線的磁場解答過程：u0=8*pi*10F;a=5;l=10; r1=0:a;r2=a:10;B1=(u0*I.*r1)./(2*pi*aA2);B2=(u0*l)./(2*pi.*r2);plot(r1,B1,r2,B2)總結(jié)：學(xué)習(xí)了 MATLA這門課程，我了解該軟件的基本功能,也知道了該軟件在我們生活中的重 要地位。隨著社會的不斷發(fā) 展，科技的不斷進(jìn)步，計算機(jī)的普及，它也被應(yīng)用在越來越多 的 方面。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分 相似，故用MATLAB解算問題要比 用C, FORTRAIN語言完成相同的事情簡捷得多，MATLAB的最突 出的特點(diǎn)就是簡潔。 MATLAB的功能是非常