MATLAB电磁场与电磁波应用

1、word格式哈尔滨理工大学课程作业说明书题目MATLAB仿真与应用（4）电子信息工程学院（系）：电信学院年级专业：14电子信息工程学 号：学生姓名：黄百科授课教师：王玉龙教师职称：讲师哈理工大学课程作业（论文）任务书院（系）：电信学院基层教学单位：电子信息工程学号7学生姓名黄百科专业（班级）电信14-2设 计 题 目1、 电磁场与电磁波例题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 （举例计算并画出有效的二维图像和三维空间投影）。2、举例计算：设计具体的环境，查找有效的数据参数，实现理论公式向数据、 图像展示

2、的转变。3、要求上交完成的任务文件和依照模板完成任务报告（独立完成）。技 术 参 数1电磁场与电磁波2 MATLAB仿真及电子信息应用设 计 要 求1、独立完成仿真内容以及任务报告；2、利用MATLAB仿真电磁场的相关理论；工作量5个工作日左右 每个工作日1到3小时工 作 计 划五个工作日完成参 考 资 料1. MATLAB 仿真与应用2. 电磁场与电磁波3. 高等数学指导教师签字基层教学单位主任签字2016 年 4 月 14 日目 录第1章静电场21.1 电场强度21.1.1 一个半径为a的均匀带电圆环，求轴线上的电场强度。 21.2高斯定理31.2.1已知半径为a的球内外的电场强度，求电荷

3、分布。 31.3静电场的旋度与电位 41.3.1平面上半径为 a圆心在坐标原点的带电圆盘，面密度为ps,求z轴上的电位。41.3.2若半径为a的导体球面的电位为 Uo，球外无电荷，求空间点位。 51.4电介质中的场方程 71.4.1 一个半径为a的均匀极化介质球，极化强度是Po，求极化电荷分布及介质球的电偶极矩。71.4.2 一个半径为a的导体球，带电量为Q，在导体球外套有外半径为 b的同心介质球，壳外是空气。求空间任意一点的D,E,P，以及束缚电荷密度。 81.5 静电场的边界条件 101.5.1同心球电容器的内导体半径为a,外导体半径为b,其间填充介质，求电位移矢量和电场强度。 101.6

4、能量密度111.6.1若一同轴线内导体的半径为a,外导体的半径为 b,之间填充介质，求电位长度的电场能量。111.7电场力131.7.1若平板电容器极板面积为 A，间距为X,电极之间的电压为 U，求极板间的 作用力。131.7.2空气中有一个半径为a的导体球均匀带电，电荷总量为Q,求导体球面上的电荷单位面积受到的电场力。 14第2章恒定电流的电场和磁场 162.1恒定电流场162.1.1设同轴线的内导体半径为a,外导体的内半径为b,内外导体间填充电导率为d的导电媒质，求同轴线单位长度的漏电导。 162.1.2求一条形状均匀，但电导率非均匀的导线的电阻。设导线的横截面为 A，长度为L,电导率沿长

5、度方向的分布为 d 16syms x; 16d0=6.4*10A-8 16r=2;L=10; 16A=pi*rA2; 16R=i nt(1/(A*d0*(1+(xA2/LA2),x,0 ,L) 162.2磁感应强度162.2.1求载流的圆形导线回路在圆心处的磁感应强度。 162.3恒定磁场182.3.1半径为a的无限长直导线，载有电流 I,计算导体内外的磁感应强度。.182.4矢量磁位19第1章静电场1.1电场强度1.1.1 一个半径为a的均匀带电圆环，求轴线上的电场强度。解答过程：a=5; p=500; e0=8.854*10A-12;E= (a*p)/ (2*e0).*(z. / (aA2

6、*+z. A2). A1.5)Plot (z, E)1.2高斯定理1.2.1已知半径为a的球内外的电场强度，求电荷分布 解答过程：a=10;e0=8.854*10A-12;E=2;r1=O:1:a;p1= e0*E*15*(aA2-r2.A2)/2*aA2;r2=a:1:20;p2=0*r2plot(r1,p1,r2,p2)1.3静电场的旋度与电位1.3.1平面上半径为a圆心在坐标原点的带电圆盘，面密度为 ps,求z轴上的电位。解答过程：e0=8.854*10A-12;a=10;p=40;z=-50:1:50;q=(p/(2*eO)*(aA2+z. A2).A0.5-abs(z); Plot(

7、z,q)1.3.2若半径为a的导体球面的电位为Uo，球外无电荷，求空 间点位。解答过程：a=5;U=10; r=0:1:50; p=(a*U)./r;莘魁PJOM(ch)Qdword格式1.4电介质中的场方程1.4.1 一个半径为a的均匀极化介质球，极化强度是Po,求极化电荷分布及介质球的电偶极矩。解答过程:r1=0:0.1:5P0=1;rowp=0*r1; theta=0:0.1:2*pi;rowsp=PO*cos(theta); plot(r1,rowp) hold onplot (theta,rowsp) p=4*pi*aA3*P0/3142 个半径为a的导体球，带电量为Q,在导体球外套

8、有外 半径为b的同心介质球，壳外是空气。求空间任意一点 的D,E,P，以及束缚电荷密度。解答过程：a=5;Q=50;b=10;e0=8.854*10A-12;r1=5:0.5:10;D1=Q./(4*pi*r1.A2);E1=D1/eO;P1=D1-e0*E1;r2=10:0.5:15;D2=Q./(4*pi*r1.A2);E2=D2/e0;P2=D2-e0*E2;subplot(2,3,1) plot(r1,D1) xlabel( arb );ylabel( D); subplot(2,3,2)plot(r1,E1)xlabel( arb );ylabel( E); subplot(2,3,

9、3)plot(r1,P1)xlabel( arb );ylabel( P);subplot(2,3,4) plot(r2,D2) xlabel( br subplot(2,3,5) plot(r2,E2) xlabel( br subplot(2,3,6) plot(r2,P2) xlabel( br)；ylabel()；ylabel()；ylabel(D);E);P )；1.5静电场的边界条件1.5.1同心球电容器的内导体半径为 a,外导体半径为b,其间 填充介质，求电位移矢量和电场强度。解答过程：a=5;b=10;e1=8.845*10A-12;e2=6.654*10A-12;q=50;

10、r=a:0.5: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1.6.1若一同轴线内导体的半径为a,外导体的半径为b,之间 填充介质，求电位长度的电场能量。解答过程：a=5;b=10;e=8.854*10A-12;U=10; r=a:0.5:b;E=U./(r*log10(b/a)W=pi*e*w2/log10(b/a) plot(r,E)1.7电场力1.7.1若平板电容器极板面积为 A，间距为x

11、,电极之间的电压 为U，求极板间的作用力。解答过程：A=50;U=20;e=8.854*10A-12;x=1:1:10;F=-(UA2*A)./(2*x.A2)plot(x,F)1.7.2空气中有一个半径为 a的导体球均匀带电，电荷总量为 Q,求导体球面上的电荷单位面积受到的电场力。解答过程：Q=4*10A6;e0=8.854*10A-12; a=(1:1:10);f=QA2./32*piA2*eO*a.A4plot(a,f)word格式word格式第2章 恒定电流的电场和磁场2.1恒定电流场2.1.1设同轴线的内导体半径为a,外导体的内半径为b,内外 导体间填充电导率为d的导电媒质，求同轴线

12、单位长度 的漏电导。a=5;b=10;d=6.854*10A-10; G=2*pi*d/log10(b/a)2.1.2求一条形状均匀，但电导率非均匀的导线的电阻。设导 线的横截面为A，长度为L,电导率沿长度方向的分布为 d.syms x;d0=6.4*10A-8r=2;L=10;A=pi*rA2;R=i nt(1/(A*d0*(1+(xA2/LA2),x,0,L)2.2磁感应强度2.2.1求载流的圆形导线回路在圆心处的磁感应强度。解答过程：u0=5,l=4; a=1:1:10 B=u0*l./(2.*a) plot(a,B)2.3恒定磁场231半径为a的无限长直导线，载有电流I,计算导体内外的

13、磁 感应强度。解答过程：a=5,I=10;u0=6.4*10A-8;r仁0:0.01:5;B仁(u0*l.*r1)./(2*pi*aA2); r2=5:0.01:10;B2=(u0*l)./(2*pi*r2);plot(r1,B1,r2,B2)2.4矢量磁位241用磁矢位重新计算载流直导线的磁场 解答过程：u0=8*pi*10F;a=5;l=10;r1=0:0.1:a;r2=a:0.1:10;B1=(u0*I.*r1)./(2*pi*aA2);B2=(u0*l)./(2*pi.*r2);plot(r1,B1,r2,B2)总结：学习了 MATLAB这门课程，我了解该软件的基本功 能，也知道了该软件在我们生活中的重要地位。随着社会的不断发展，科技的不断进步，计算机的普及，它也被应用在越来越 多 的方面。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分 相似，故用MATLAB来解算 问题要比用 C, FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多， MATLAB的最突出的特点就是简洁。MATLAB的功能是非常强大的，MATLAB不仅有强大的运算