1 / 4
文档名称:

基于matlab的磁场与电磁波可视化教学.pdf

格式:pdf   大小:396KB   页数:4页
下载后只包含 1 个 PDF 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

基于matlab的磁场与电磁波可视化教学.pdf

上传人:1781111**** 2024/5/11 文件大小:396 KB

下载得到文件列表

基于matlab的磁场与电磁波可视化教学.pdf

相关文档

文档介绍

文档介绍:该【基于matlab的磁场与电磁波可视化教学 】是由【1781111****】上传分享,文档一共【4】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【基于matlab的磁场与电磁波可视化教学 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..汉东湖的磁场与电磁波可视化教学学院论文集电磁场与电磁波是一门通信类理论专业课具有公式多、难于理解等特点。本文通过MATLAB软件,对电磁场与电磁波课程进行了可视化研究,通过形象化的场图等辅助手段,帮助学生理解和掌握电磁场的规律。一、前言电磁场与电磁波课程具有公式复杂、推导过程多的特点。而且,电磁场、电磁波方程大多是偏微分方程,充满了矢量运算,如果仅仅通过公式很难理解电磁场、电磁波传播的物理图形。通过MATLAB这个图形专家工具,可以很清晰地表述电磁场和电磁波的传播图形,同时可以提高学生的学****兴趣,帮助学生检查作业的正确与否。二、电磁波二维图形的可视化借助MATLAB特有的图形功能,可以显示电磁波的二维,增强学生的理解能力。众所周知,静电场强度可以表示为r)=??(r)。以点电荷的静电场为例,点QkQE=kφ(r)=电荷Q的电场强度,在r处的电势为。利用MATLAB的梯qr2r度函数gradient,可以直接计算场强的数值分量,而等势线可以用等值指令contour绘制。现以二维情况为例说明。程序如下:%点电荷的电力线和等势线clear;xm=;ym=; %设置横坐标和纵坐标的范围x=linspace(-xm,xm,400);y=linspace(-ym,ym,400); %设置横坐标和纵坐标向量[X,Y]=meshgrid(x,y); %坐标网点,矩阵R=sqrt(X.^2+Y.^2); %点电荷到场点的距离U=1./R;u=-3::3; %计算电势,设置等势线的电势相量:.. %创建图形窗口,画等势线并汉东取坐标湖clabel(C,'FontSize',12); %标记等势线的值学院holdon;plot([-xm;xm],[0;0],[0;0],[-ym,ym]); %保持图形,画水平线和竖直线论文plot(0,0,'o','MarkerSize',12) %画电荷集[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1)); %用电势梯度求两个场强的梯度axisequaltight,dth=20; %使坐标间隔相等并紧贴坐标,电场角度间隔th=(dth:dth:360-dth)*pi/180;r0=;x0=r0*cos(th);y0=r0*sin(th);streamline(X,Y,Ex,Ey,x0,y0); %画电场线gridon;title('点电荷的电场线和等势线','FontSize',12) %加网格,显示标题 %显示坐标图1 点电荷的电场线和等势线从图1中可以看出,点电荷的电场线是从点电荷出发的射线,等势线是一系列的同心圆,且越远离中心,间隔越大。三、电磁波的三维图形可视化麦克斯韦方程表明,变化的电场和变化的磁场相互激发,形成的电磁波在真空中以光速传播,电磁波是横波,电场方向和磁场方向相互垂直,并与传播方向垂直。ppcost为例,用MATALB演示三维现以电矩振幅为P0的振荡电偶极子图形的可视化。振荡电偶极子在时刻t产生的电场强度和磁场强度为:..ωsinθrEE0cos(t)汉=ω?4c2rc东πε0湖 其中c为光速,电场强度只有θ分量,磁场ω2psinθr学H=H=0cosω(t?)院?4πcrc论文集强度只有φ分量。%振荡偶极子发射的电磁波曲面clear %清除变量rm=3;r=::rm; %最大距离(与波长的比)距离向量th=linspace(0,2*pi);%角度向量[R,TH]=meshgrid(r,th);%距离和角度矩阵[X,Y]=pol2cart(TH,R);%极坐标化为直角坐标Eth=cos(TH).*cos(2*pi*R)./R;%电场强度eth=-3::3;%电场强度向量figure%创建图形窗口h=surf(X,Y,Eth);%画曲面并取句柄shadinginterp%染色gridon%加网格boxon%加框axis([-rm,rm,-rm,rm,-6,6])%坐标范围fs=16;%字体大小%x标签%y标签%z标签title('振荡偶极子发射的电磁波的电场强度曲面','FontSize',fs)%标题%场强单位文本text(-rm,-rm,5,txt,'FontSize',fs)%显示单位pause%暂停t=0;%初始时刻holdon%保持图像while1%无限循环t=t+;%下一时刻(与周期的比)Eth=cos(TH).*cos(2*pi*(R-t))./R;%电场强度set(h,'ZData',Eth)%设置z坐标:..%汉东ifget(gcf,'CurrentCharacter')==char(27)break,end湖%按ESC键退出学院end%结束循环论文集图2 振荡偶极子的发射图从图2中可以看出,在中心位置,波的振幅最大,电场强度和磁场强度同步变化,从而使波发射出去。四、总结从以上可以看出,利用MATLAB,不仅可以演示电磁波的二维图形,还可以演示三维图形,为学生更好地理解、学****电磁波传播的特点提供了一定的手段。【参考文献】[1][M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.[2][M].北京:人民教育出版社,2000.[3][M].北京:清华大学出版社,2011.