电磁波实验报告学会用模拟法描绘静电场的等势线和电场线.docx

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1、一.实验目的1 .理解用模拟法描绘静电场的原理和方法2 .学会用模拟法描绘静电场的等势线和电场线3 .定性说明同轴圆柱面和带电直导线电流场的特点及其应用。二.实验原理1.直接测量静电场的困难带电体在周围空间产生的静电场，可用电场强度E或电势U的空间分 布来描述。一般情况下，可从的电荷分布，用静电场方程求出其对 应的电场分布，但对较复杂的电荷分布，如电子管、示波管、电子显微 镜、加速器等电极系统，数学处理上十分困难，因而总是希望用实验方 法直接测量。但是，直接测量静电场往往很困难。因为，首先静电场中 无电流，不能使用磁电式仪表，而只能使用较复杂的静电仪表和相应的 测量方法;其次，探测装置必须是导

2、体或电介质，一旦放入静电场中，将 会产生感应电荷或极化电荷，使原电场发生改变，影响测量结果的准确 性。假设用相似的电流场来模拟静电场，那么可从电流场得到对应的静电场 的具体分布。2、用稳恒电流场模拟静电场的可行性如果两种物理现象在一定条件下满足同一形式的数学规律，那么可将对 其中某一种物理现象的研究来代替对另一种物理现象的研究，这种研究 方法称为模拟法。模拟法本质上就是利用几何形状和物理规律在形式上 相似的原理,把不便于直接测量的物理量在相似条件下间接地实现。三.实验软件Matlab四.实验结果y-axisx-axisy-axisx-axis图一正电荷的场分布图二负电荷的场分布图四等量异种电荷

3、的场分布图三等量同种电荷的场分布图五不等量同种电荷的场分布图六 不等量异种电荷的场分布五.实验总结通过这次实验，是我对matlab的应用更加得心应手，同时，实验的内容对 应课本上的理论知识，同时建模看到场分布的3D图，加深了对理论知识的 了解与认知。一 .实验目的1 .研究线极化波，圆极化波和椭圆极化波的产生和各自的特点。2 .了解线极化波，圆极化波和椭圆极化波特性参数的测量方法。3 .通过对三种线性极化波的研究，加深对电磁场极化特性的认知和理解。二 .实验原理1 .电磁波的极化电磁波的极化通常是用空间中一固定点上电场矢量的空间取向随时间 变化的方式来定义的。如果电波传播时，电场矢量的尖端随时

4、间变化在 空间描出轨迹为一直线，那么称为线极化波;如果传播时电场矢量的尖端 在空间描出的轨迹为一个圆，那么称为圆极化波。如果传播时电场矢量尖 端在空间描出轨迹为一椭圆，那么为椭圆极化波。2 .电场的分解如如图1所示，电场E在X坐标轴和Y坐标轴上的分量分别为E,E,对于矢量应满足关系式：三 .实验软件Matlab四.实验结果平面电磁波传播示意图4 2 0-2X山要a3El平面电磁波传播示意图电场Ey传播方向4 2 o-2-45 x山耳E cos。，E、= Esin 0图一 +z方向传播图二-Z方向传播平面电磁波传播示意图平面电磁波传播示意图4 2 O-2-45 X山容孑平面电磁波传播示意图 平面

5、电磁波传播示意图4、x冬4u*_图三左旋圆极化 图五左旋椭圆极化图四右旋圆极化图六右旋椭圆极化五.实验总结通过这次试验，使我更加清晰的了解到如何判断圆极化和椭圆极化的方 向，加深了理论知识的理解，对matlab的了解也更加深入。一.实验目的1.理解无界无源理想介质中均匀平面波的基本概念、场矢量（E、H）特点 及 其与传播方向的关系。2,掌握理想介质中均匀平面波的传播参数、传播特点。3.通过应用MATLAB仿真均匀平面波在理想介质中的传播，从而更加形象地 理解电磁波的传播。二 .实验原理1 .均匀平面波的场矢量（E、甬）只沿着传播方向变化，等相位面上E和甬 的方向、振幅、相位都保持不变。2 .均

6、匀平面波是TEM波，其云、且与传播方向之间相互垂直，且遵循右手 螺旋关系。三 .实验软件Matlab四 .实验结果图一行波驻波混合波图二入射波反射波透射波五 .实验总结均匀通过这次实验使我更加清楚的认识到了行波驻波和混合波各自的特 性，同时认识到了入射波放射波透射波的波形变化。一.实验目的1 .掌握导波场分析和求解方法，矩形波导TEO基本设计方法；2 .利用MATLAB软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律 和特点。二.实验原理1.设金属波导的尺寸为aXb,传输TEmn波时电磁场分量为:在截止波长：时相关参数工作波长波相位三.实验软件Matlab四.实验结果0波导宽边a-0.02

7、传输方向0、-0.010.02、0.010.040.02q坦娈昨送0.015、0.06 ;一M333?333，33；Z02s、*v-yc饕 N N 工=NUN = = N = N N ./ =IWi.inl,Izz?七iN -一、Ezz(zr:0.060.01波导宽边a0.040.0201 -002 传输方向图一三维电场和磁场分布五.实验总结图二管壁电流分布Ex)” cos()sin(-)sin(wr-z)x k： h m a bL (OU JIlTT Tr , m7tx /Ziv、. z nE、=-()H,n sin() cos(-) sin(oi 一 生)k； aa bE: =0H、二一二()Hn sm()cos(_-)sm(/-z)k- aa bc一 B 兀.兀丫、.，兀丫、. z nH、=-()/wcos()s】n()sin(3一 生)k； ba brr 1r. m7tx n7T, nHz = Hmcos()COS(-)COS(69/-pz)/h通过这次实验，使我对矩形波导中主模的三位电场和磁场分布与管壁电流分布有了更加深刻的印象，与课本上的理论知 = 2% 识相对应，更好的理解课本上所讲述的内容。