电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告 1308130228 阮小琴 - 1 - 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 204qErr （r 是单位向量） （1-1） 真空中点电荷产生的电位为 04qr （1-2） 其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的，电场强度为 1221014niniiiqEEEErr （ir 是单位向量）（1-3） 电位为 121014niniiqr （1-4） 本章模拟的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。 电磁场与电磁波实验报告 1308130228 阮小琴 - 2 - 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); 电磁场与电磁波实验报告 1308130228 阮小琴 - 3 - 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) 电磁场与电磁波实验报告 1308130228 阮小琴 - 4 - 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); 电磁场与电磁波实验报告 1308130228 阮小琴 - 5 - 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...