电磁波电磁场实验二

1、.实验二实验名称时间地点圆环电流的磁场分布2021-6-5一、实验目的及要求1. 掌握载流回路周围空间的磁场分布；2. 掌握利用Matlab仿真分析磁场分布。二、实验环境PC机 MATLAB软件三、实验内容及实验步骤实践内容、设计思想与实现步骤） 实验原理：毕奥萨伐尔定律可表述为：载流回路的任一电流元Idl，在空间任一点P处所产生的磁感应强度dB可表示为其中，r是电流元Idl到场点P的径矢，I为电流。可以看出，dB的方向垂直于Idl与r所在的平面，其指向遵守右手螺旋法则。dB的大小为 利用叠加原理，对上式积分，便可求得任意形状的载流导线所产生的磁感应强度，即 半径为a的环形载流回路周围空间的磁

2、场分布设载流圆环中流过的电流为I，则圆环在空间任意一点P(x,y,z)产生的磁感应强度矢量为由于r2=x2+ y2+ z2则R2=a2+ r2-2×a×r×cos = a2+ r2-2×a× = a2+ r2-2×a×(x×cos+y×sin) = a2+ x2+ y2+ z2-2a×x×cos-2a×y×sin =(x - a×cos)2+(y - a×sin)2+ z2得由可求出磁感应强度矢量在x,y,z方向的分量分别为实验内容：根据实验原理

3、的分析，利用Matlab强大的绘图功能画出环形载流回路周围空间的磁场分布。（1） 二维磁力线图半径为a的环形载流回路）（2） 三维磁力线图四、调试过程及实验结果详细记录实验在调试过程中出现的问题及解决方法。记录实验的结果）（1二维磁力线半径为a的环形载流回路）clearI=input('请输入电流I=');a=1;y=linspace(-5,5,100);theta=linspace(0,2*pi,50);u0=4*pi*1e-7;k=I*u0/4/pi;Y,Z,Theta=meshgrid(y,y,theta);r=sqrt(a*cos(Theta).2+Z.2+(Y-a*s

4、in(Theta).2);dBy=a*Z.*sin(Theta)./(r.3);By=k*trapz(dBy,3);dBz=a*(a-Y.*sin(Theta)./(r.3);Bz=k*trapz(dBz,3);BSY,BSZ=meshgrid(0:0.1:0.7,0);h1=streamline(Y(:,:,1),Z(:,:,1),By,Bz,BSY,BSZ,0.2,500)h2=copyobj(h1,gca)rotate(h2,1,0,0,180,0,0,0);h3=copyobj(allchild(gca),gca);rotate(h3,0,1,0,180,0,0,0);title(&#

5、39;磁场的二维图');（2三维磁力线clear all;figure(1)a=0.3;y=-1:0.04:1;the=0:pi/20:2*pi;i=1;u0=4*pi*1e-7;k0=i*u0/4/pi;Y,Z,T=meshgrid(y,y,the);r=sqrt(a*cos(T).2+Z.2+(Y-a*sin(T).2);r3=r.3;dby=a*Z.*sin(T)./r3;by=k0*trapz(dby,3);dbz=a*(a-Y.*sin(T)./r3;bz=k0*trapz(dbz,3);for kk=1:4bSY,bSZ=meshgrid(0.2+kk*0.02,0);st

6、reamline(Y(:,:,1),Z(:,:,1),by,bz,bSY,bSZ,0.02/(kk+1),4500);streamline(-Y(:,:,1),Z(:,:,1),-by,bz,-bSY,bSZ,0.02/(kk+1),4500);endX,Y,Z=meshgrid(-0.5:0.04:0.5);r2=X.2+Y.2+Z.2;for k=1:81phi=k0*(k-1);costh=cos(phi);sinth=sin(phi);R3=(r2+a2-2*a*(X*costh+Y*sinth).(3/2);Bx0(:,:,:,k)=a*Z*costh./R3;By0(:,:,:,k

7、)=a*Z*sinth./R3;Bz0(:,:,:,k)=a*(a-X*costh-Y*sinth)./R3;endBx=pi/40*trapz(Bx0,4);By=pi/40*trapz(By0,4);Bz=pi/40*trapz(Bz0,4);subplot(122);v=-0.2,-0.1,0,0.1,0.2;Vx,Vy,Vz=meshgrid(v,v,0);plot3(Vx(:),Vy(:),Vz(:),'r*');streamline(X,Y,Z,Bx,By,Bz,Vx,Vy,Vz,0.01,2000);hold onaxis(-0.5,0.5,-0.5,0.5,-0.5,0.5);view(-35,45);box on;title('磁场的三维图','fontsize',15);t=