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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ur1-1)r 是单位向量）真空中点电荷产生的电位为1-2)urr 是单位向量）（ 1-3） i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E = E + E + L + E =- 工12n4兀8r 2 i0 i=1 i电位为q =q +q + L12+qn丄也4兀8r0 i=1 i1-4)本章模拟的就是基本的电位
2、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。程序 1:负点电荷电场示意图clearx,y=meshgrid(-10:1.2:10);E0=8.85e-12;q=1.6*10人(-19);r=;r=sqrt(x.A2+y.A2+1.0*10A(-10)m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.A2;E=(-q./m1).*r;surfc(x,y,E);100.5-21051050-5-5员点电荷场强示意隠M Figure No, 1File Ed it ViewInsertTools Window HelpX s s為A| P o负点电荷电
3、势示意图clear x,y=meshgrid(-10:1.2:10); E0=8.85e-12;q=1.6*10人(-19);r=;r=sqrt(x.A2+y.A2+1.0*10A(-10) m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.A2;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)100105100-6yX员点电荷电势示意屈S Figure No. 1XFile Ed it View n sert Tools Windo-w HelpA 21/
4、 妙归 C程序 2clear q=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x; X,Y=meshgrid(x,y);Rl=sqrt(X+l).人2+丫人2+1.0*10人(-10);R2=sqrt(X-l).人2+丫人2+1.0*10人(-10);Z=q*k*(1./R2-1./R1);ex,ey=gradient(-Z);ae=sqrt(ex42+ey.A2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;cv=linspace(min(min(Z),max(max(Z),40); contour(X,Y,Z,cv,k-);hold onquiver(X,Y,ex,e
5、y,0.7);J?a:.o”:yxz-zV. L 1-2箋乡多SM“三 巩.r二二二二一.二：.二二二 辜一宴=三 壬七人m m、札-2L I Figure No. 1-XFile Ed it View n sert To-ols Windo w HelpH S h A 戶/妙P oclear q=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.15:4;y=x; X,Y=meshgrid(x,y);Rl=sqrt(X+l).人2+丫人2+1.0*10人(-10);R2=sqrt(X-l).人2+丫人2+1.0*10人(-10);U=q*k*(1./R2-1./R1); ex,ey=g
6、radient(-U);ae=sqrt(ex42+ey.A2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;cv=linspace(min(min(U),max(max(U),40); surfc(x,y,U);Bll Figure No. 1XFile Ed it View Insert Tools Window Helpa/理启门5 X 10-4-4实验二 恒定电场的仿真1实验目的建立恒定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基本原理电场的大小和方向均不随时间变化的场称为恒定电场，如直流导线，虽说电荷在导线内运 动，但电场不随时间变化而变化，所以，直流导线形成的电场是恒定电
7、场。对于恒定电场，我们可以假设其为静电场，假设有静止不动的分布在空间中的电量 q 产生了这一电场。通过一些边界条件等确定自己所需要的变量，然后用静电场的方法来求解 问题。4实验内容及步骤（1）高压直流电线表面的电场分布仿真题目：假设两条高压导线分别是正负电流，线间距2m，线直径0.04m，电流300A，两条线 电压正负110kV，求表面电场分布。程序clearx,y=meshgrid(-2:0.1:2); rl=sqrt(x+l).人2+y42+0.14);r2=sqrt(x-l).人2+yJ2+0.14);k=100/(log(1/0.02);E=k*(l./rl-l./r2);surfc(
8、x,y,E);xlabel(x,fontsize,l6)ylabel(y,fontsize,l6)title(E,fontsize,l0)XAE402002040211101yXBl Figure Nd 1File Ed it View Insert Tools Windo-w Helpclearx,y=meshgrid(-2:0.1:2); rl=sqrt(x+l).人2+y42+0.14);r2=sqrt(x-l).人2+yJ2+0.14);k=100/(log(1/0.02);m=logl0(r2./rl);U=k*m;surfc(x,y,U);xlabel(x,fontsize,l6)
9、ylabel(y,fontsize,l6)title(U,fontsize,l0)201001020212101yXM Figure No, 1XFile Ed it View InsertTools Window Help0 kA| P oU实验三 恒定磁场的仿真1实验目的建立恒定磁场中磁场空间分布的直观概念2实验仪器计算机一台3基本原理磁场的大小和方向均不随时间变化的场，称为恒定磁场。线电流 i 产生的磁场为：dB 二r p Idl o 4兀r 2说明了电流和磁场之间的关系，运动的电荷能够产生磁场。4实验内容及步骤圆环电流周围引起的磁场分布仿真题目：一个半径为0.35的电流大小为1A的圆环
10、，求它的磁场分布。分析：求载流圆环周围的磁场分布，可以用毕奥萨伐尔定律给出的数值积分公式进行计算图 3-1 载流圆环示意图程序clear x=-10:0.5:10;u0=4*pi*10(-7);R=0.35;I=1;B=(u0*I*R.A2)./2./(R.A2+x.A2).A(3/2); plot(x,B);XA1.60.80.60.40.2-640161010File Ed it View insert 工口口Is Wind&w Help实验电磁波的反射与折射1实验目的（1）熟悉相关实验仪器的特性和使用方法（2）掌握电磁波在良好导体表面的反射规律2实验仪器DH1211型3厘米信号源1台、可
11、变衰减器、频率调节器、电流指示器、喇叭天线、金属导体板 1 块、支座一台。3基本原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。当电磁波入射到良好导体（近似 认为理想导体）平板上时将发生全反射。电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板 时，分为垂直入射和以一定角度入射（称为斜入射）。如图 4-1 所示。入射线与分界面法线的夹角为入射角，反射线与分界面法线的夹角为反射角。垂直入射入射角 0、反射角 0）图 4-1入射角 45、反射角 45）用一块金属板作为障碍物，测量当电波以某一入射角投射到此金属板上的反射角，验证 电磁波的反射规律：1）电磁波入射到良好导体（近似认为理想导体）平板上时将发生全反射。2）入射角等于反射角。4实验内容及步骤1）熟悉仪器的特性和使用方法反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。 而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小 平台上相应 900刻度的一对刻线一致。这时小平台上的 00刻度就与金属板的法线方向一致。转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这一角度的读数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一个最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。入射角03045505560最大指示值283444474850反射角02239455158
