工程电磁场上机实验

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工程电磁场实验报告

工程电磁场实验报告

Maxwell仿真分析——叠钢片涡流损耗分析

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姓名:杨茗博

Maxwell仿真分析

——二维轴向磁场涡流分析源的处理在学习了Ansoft公司开发的软件Maxwell后,对工程电磁场有了进一步的了解,这一软件的应用之广非我们所想象。本次实验只是利用了其中很小的一部分功能,涡流损耗分析。通过软件仿真、作图,并与理论值相比较,得出我们需要的实验结果。

在交流变压器和驱动器中,叠片钢的功率损耗非常重。大多数扼流线圈通常使用叠片,以减少涡流损耗,但这种损耗仍然很大。特别是在高频情况下,产生了热,进一步影响了整体性能。因此做这方面的分析十分有必要。

一、实验目的

1)认识钢的涡流效应的损耗,以及减少涡流的方法;

2)学习涡流损耗的计算方法;

3)学习用MAXWELL 2D计算叠片钢的涡流。

二、实验模型

第一个实验是分析单个钢片的涡流损耗值,所以其模型就是一个钢片,设置其厚度为0.356mm,长度为20mm>>0.356mm,外加磁场为1T。

实验模型是4片叠钢片组成,每一篇截面的长和宽分别是12.7mm和

0.356mm,两片中间的距离为8.12uA,叠片钢的电导率为2.08e6 S/m,相对

磁导率为2000,作用在磁钢表面的外磁场H z=397.77A/m,即B z=1T。考虑到模型对X,Y轴具有对称性,可以只计算第一象限内的模型。

三、实验步骤

一.单个钢片的涡流损耗分析

1、建立模型,因为是单个钢片的涡流分析,故位置无所谓,就放在中间,

然后设置边界为397.77A/m,然后设置频率,进行求解。

电气工程电磁场仿真实验报告

电气工程电磁场仿真实验报告

1 4
i , j ( n 1) ( ( n )i 1, j ( n )i , j 1 ( n 1)i 1, j ( n 1)i , j 1 ) (16)
的形式,式中标号(n)为第 n 次计算值,(n+1)为第 n+1 次的计算值。运用式 (16)时,可从 j=1 开始,依次对 i=1,2,3 进行计算;再对 j=2,i=1,2,3 进行计 算;最后当 j=3 时,对 i=1,2,3 进行计算。每完成一次对 i 或 j 的循环,i , j ( n ) 全 部换为 i , j ( n1) ,这叫做完成一次迭代。经过十数次或数十次这样的迭代,当两次 邻近的迭代值相差足够小时, 则可认为得到了电位函数的近似数值解。由于计算 格式十分有规则, 因此上述步骤实际上往往在计算机上进行,这时取步长 h 为更 小值,可提高数值解的精度。
第二步,根据式(7)、式(8)的二阶差分公式,列出 1,2,3,4 各内点泊松 方程的差分表达式。因为 h=b/3,则各内点 1,2,3,4 的矢量磁位 A1 , A2 , A3 , A4 的差 分方程为 内点 1: 内点 2: 内点 3: 内点 4:
A2 A3 A16 A6 4 A1 h2 0 (10)
f f ( x x, y ) f ( x, y ) f ( x, y ) f ( x x, y ) lim lim (1) x 0 x 0 x x x

工程电磁场实验报告

工程电磁场实验报告

工程电磁场实验报告

电气工程及其自动化10(1) XXX B09380121

源程序代码:

/Prep7

/pnum,area,1

HC=9.55e5 !9.55e5

BR=1.26 !4000 !Rseidua l induc

mp,murx,1,4000 !the iron

mp,murx,2,1 !the air

mp,murx,3,1 !the coil

et,1,13

l=0.06

w=0.01

fw=0.015

fl=0.005

L=0.1

W=0.1

a=0.06

l=0.05

w=0.01

l1=0.04

w1=0.02

fl=0.015

fw=0.0075

fww=0.006

X= !铁芯离开绕阻气隙

(X1= !铁芯上下气隙)

(X2= !铁芯离开原位置位移)

rectng,0,a,0,a

rectng,w,l,w,l

rectng,w1,l1,w1,l1

rectng,l1+X,l1+fl+X,w1+fw,l1-fw (rectng,l1+0.001,l1+fl,w1+fww+X1,l1-fww-X1 )

(rectng,l1+0.001,l1+fl,w1+fw+X2,l1-fw+X2) rectng,l1,l,w1+fww,l1-fww

ALLSEL,ALL

AOVLAP,ALL

AADD,7,6

AADD,9,11 asel,s,area,,10 aatt,1,,1 esize,0.0005 amesh,all asel,s,area,,1 aatt,1,,1 esize,0.0005 amesh,all asel,s,area,,2 aatt,2,,1 esize,0.0005 amesh,all asel,s,area,,8 aatt,3,,1 esize,0.0005 amesh,all

电磁场场强测量实验报告

电磁场场强测量实验报告
大尺度平均路径损耗表示为:
即平均接收功率为:
其中, 为路径损耗指数,表明路径损耗随距离增长的速度; 为近地参考距离; 为发射机与接收机 之间的距离。
决定路径损耗大小的首要因素是距离,此外,它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此,我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值(对于正态分布中值就是均值)。人们根据不同的地形地貌条件,归纳总结出各种电波传播模型。
信号电平空间分布图如图所示:
可以看出在此测试区域场强基本稳定在-65dBmw左右。因为频点为182.5MHZ,频率相对较高且无调频广播视频点播类的信号,以至于外界对此影响较小,基本上无大的浮动,且整体信号电平较高。
2、地点为主楼小广场
①在频点为FM97.5MHZ时,主楼小广场的信号电平概率分布直方图以及信号电平概率分布曲线与正态分布曲线的比较如下图所示:
信号电平空间分布图如图所示:
可以看出在此测试区域场强基本稳定在-64.5dBmw左右。因为频点为182.5MHZ,频率相对较高且无调频广播视频点播类的信号,以至于主楼内部的各种实验设备和无线网对此影响较小,基本上无大的浮动,且整体信号电平较高。
3.地点主楼四层楼道
在频点为FM97.5MHZ时,主楼四层楼道的信号电平概率分布直方图以及信号电平概率分布曲线与正态分布曲线的比较如下图所示:
Fra Baidu bibliotek1、大尺度路径衰落

电磁场的实验验证

电磁场的实验验证

电磁场的实验验证

电磁场是一个基础的物理概念,对于我们理解电磁现象、设计电子设备以及推动科学技术进步都起着至关重要的作用。在理论上,电磁场可以通过数学公式和模型来描述,但为了验证这些理论,科学家们进行了一系列实验。本文将详细介绍电磁场的实验验证,以及实验中所采用的方法和设备。

1. 静电场实验验证

静电场是电荷分布在空间中形成的电场,其实验验证主要通过观察带电体之间的相互作用。实验中通常采用静电力计来测量电荷之间的作用力,或者用静电场感应法来探测电场的存在。实验结果符合静电场理论,验证了静电力的比例关系、电场线分布等基本性质。

2. 磁场实验验证

在实验中验证磁场的存在可以采用多种方法。其中最常用的是用磁力计测量磁场的强度和方向,并观察磁场对磁体和电流的影响。通过观察铁磁材料的吸引和排斥现象、磁感线的分布等,实验结果一致地验证了磁场的概念和磁场的力学效应。

3. 电磁场实验验证

电磁场的实验验证主要包括电磁感应实验和电磁波实验两个方面。电磁感应实验验证了电磁场对导体中的电荷运动产生的感应电动势和感应电流。实验中常用的方法是通过电磁感应定律来计算感应电动势

和感应电流的大小,并观察电磁感应现象,如感应电流产生的磁场和电磁感应引起的物体的运动。

电磁波实验验证了电磁场在空间中以波的形式传播的性质。实验中通常通过发射器和接收器来产生和接收电磁波,并通过测量电磁波的频率、波长、传播速度等参数来验证电磁波的存在和性质。典型的电磁波实验包括干涉与衍射实验、绿堡格实验和迈克耳孙干涉仪实验。

这些实验验证了电磁场概念和相关理论的正确性,进一步加深了对电磁现象的理解。同时,这些实验结果也为电磁场在工程技术中的应用提供了有力支持。

天线上机实验

天线上机实验

一、环形天线

1、小环向大环的过渡(mesh/loop1.m、rwg1.m~rwg4.m、efield2.m、efield3.m),半径a==1(即

周长C==6.28)

A、f=4.8M,即C=0.1波长,yz平面的辐射方向图为:

B、f=9.5M,即C=0.2波长,yz平面的辐射方向图为:

C、f=14.3M,即C=0.3波长,yz平面的辐射方向图为:

D、f=30M,即C=0.63波长,yz平面的辐射方向图为:

E、f=60M,即C=1.26波长,yz平面的辐射方向图为:

F、f=150M,即C=3.14波长,yz平面的辐射方向图为:

2、螺旋天线(mesh/loop2.m或者mesh/loop3.m、rwg1.m~rwg4.m、efield2.m、efield3.m)

A、法向模mesh/loop2.m,半径a=0.1、每匝矩形数量M=40、带宽度h=0.005、匝距S=0.04 匝数N=9、频率f=40M时,yz平面的辐射方向图为:

B、轴向模mesh/loop3.m,半径a=0.0545、每匝矩形数量M=12、带宽度h=0.005、匝距S=0.076

匝数N=15、频率f=635M,yz平面的辐射方向图为:

二、天线阵列

1、二元半波线性偶极子垂射阵列方向图(mesh/multilinear.m、rwg1.m~rwg4.m、efield2.m、efield3.m),phase==0。波长为4

A、阵元间距d=0.2波长时,xy平面的方向图为:

B、阵元间距d=0.5波长时,xy平面的方向图为:

C、阵元间距d=波长时,xy平面的方向图为:

电磁场实验报告二CST实验

电磁场实验报告二CST实验

实验二:CST实验

一、实验目的

熟悉CST仿真软件

二、实验步骤

1、熟悉CST软件基本操作。

2、按照指导书步骤完成设计,并在关键步骤截图。

三、实验内容

实验一:H面波导弯头(S参量)

实验过程及关键步骤截图:

1、选择模板✂设置工作平面✂仿真向导✂设置单位✂设置背景材料

2、创建第一个物体

3、设置旋转轴及操控视角SHIFT

CTRL

SHIFT+CTRL

移动物体

4、选取端面

图6

7、视图选项✂设置频率✂设置边界条件✂设置对称面

8、设置端口

9、设置端口—波导端口✂设置监视器✂设置求解器✂CST软件进行相关求解

10、求解结果:

实验二:圆波导喇叭天线(方向图)

实验步骤及截图:

1、选择模板✂设置单位✂设置背景材料✂创建圆柱✂创建喇叭✂全层相加✂掏空✂建模完成

选择模板

设置单位

设置背景材料

创建圆柱

创建喇叭

全层相加

掏空

设置频率

设置边界条件

设置端口

设置监视器

设置宽带远场监视器

模式分析-启动

模式分析-记录文件

模式分析-场分布

设置对称面

设置求解器

1D Results

Farfield-3D方向图

电磁场实验报告

电磁场实验报告

电磁场实验报告

姓名:KZY

班级:自动化1405

学号:090114050X

时间:2016年10月23日

实验名称单缝衍射实验、自由空间中电磁波参量的测量

一、实验目的

1、了解电磁波的空间传播特性

2、通过对电磁波波长、波幅和波节的测量进一步了解和认识电磁

波。

3、利用电磁波的干涉原理,研究均匀无耗媒质εr的测量方法。

4、熟悉均匀无耗媒质分界面对电磁波的反射和透射特性。

二、实验仪器设备

1、单缝衍射仪器配置

2、单缝衍射板

3、半透射板

4、全反射板

三、实验原理

1、单缝衍射原理

查阅参考书籍可知,当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时,就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的,中央最强,同时也最宽。在中央的两侧衍射波强度迅速减小,直至出现衍射波强度的最小值,即一级极小,此时衍射角为Фmin=sin-1λ/α。其中λ是波长,α是狭缝宽度。两者取同一长度单位,然后,随着衍射角增大,衍射波强度又逐渐增大,直至出现一级极大值,角

度为:Фmin=sin-1(3/2·λ/α)。

2、迈克尔逊干涉原理

由于两列波存在一定关系的波程差,两列波将发生干涉。而两列波发生干涉,存在合成振幅会出现最大与最小的情况。实验中,为了提高测量波长的精确度,测量多个极小值的位置,设S0为第一个极小值的位置吗,S n为第(n+1)个极小值的位置,L=|S n-S0|,则波长λ=2L/n。

三、实验内容与实验步骤

(1)单缝衍射实验

1、打开DH1121B的电源;

2、将单缝衍射版的缝宽α调整为70mm左右,将其安放在刻度盘上,衍射版的边线与刻度盘上两个90°对齐。

电磁场实验指导书

电磁场实验指导书

电磁场实验讲义

实验一 二线输电线静电场的造型 一、试验目的:

1.学习两维电场模拟的原理与方法。

2.通过测量等位线及绘制电力线,学习电场图形的描绘方法。 二、实验原理(见教材静电模拟一节) 三、实验内容及步骤

1、 将方格纸和导电纸的相对位置固定好,定好方格纸的坐标原点及x 轴y 轴。

2、连接线路,调节电源电压为9V ,依次测绘对电源负极电位分别为1V 、2V 、3V 、4V 、4.5V 、5V 、6V 、7V 、8V 时的各等位线。

四 实验原理

1. 两导线电轴之间的电场是平行平面场;

2. 电力线与等位线正交, 由于两线输电线的等位线方程为

22

22

2)1

2(

2)1

1(-=+-+-

K bK y b K K x

所以得电力线方程为:

2222)(c b c y x +=++

3. 利用静电比拟原理, 使用电流线模拟电力线. 五、实验设备

1.模拟试验台一套(导电纸半径为90mm ,电极半径为6.5mm ,电极几何中心连线构成的弦对应的圆心角为

120)

直流稳压电源一台; 数字万用表一只

六、总结报告要求

1.在实验用的方格纸上描绘等位线。

2.根据实验测得的等位线,描绘电力线,并与理论计算所得的电力线进行比较。

3.根据实验结果,试分析主要是哪些因素影响本实验精度?你认为这些因素是否可以解决。 实验二 接地电阻的研究 一、试验目的:

1.学习用模拟实验的方法研究场的问题。

2.研究接地电阻与接地器的形状、大小以及埋入深度的关系。

3.观察接地器周围导电媒质表面上电位的分布。 二、原理与说明

1.接地电阻指电流由接地装置流入大地再经大地向远处扩散时所遇到的电阻。接地电阻主要是接地体到无限远处的大地的电阻,而接地线和接地体本身的电阻一般可以忽略。 对于半球埋地的接地器的电阻,可以用镜像法求解。对于整个球埋入地下,而地面的影响又不可以忽略时,也可以用镜像法近似求解。

工程电磁场实验报告上交版

工程电磁场实验报告上交版

实验报告

——叠片钢涡流损耗分析

实验目的:

1)认识钢的涡流效应的损耗, 以及减少涡流的方法;

2)学习涡流损耗的计算方法;

3)学习用MAXWELL SV计算叠片钢的涡流。

实验内容:

作用在磁钢表面的外磁场Hz=397.77A/m, 即Bz=1T, 要求理论分析与计算机仿真:叠片钢的模型为四片钢片叠加而成, 每一片界面的长和宽分别是12.7mm和0.356mm, 两片之间的距离为8.12um, 叠片钢的电导率为2.08e6S/m, 相对磁导率为2000, 建立相应几何模型, 并指定材料属性, 制定边界条件。分析不同频率下的涡流损耗。

实验简介:

在交流变压器和驱动器中, 叠片钢的功率损耗很重要。大多数扼流圈和电机通常使用叠片, 以减少涡流损耗, 但是这种损耗仍然很大, 特别是在高频的情况下, 交变设备中由脉宽调制波形所产生的涡流损耗不仅降低了设备的整体性能, 也产生了热。

设计工程师通常采用两种方法预测叠片钢的损耗:使用叠片钢厂商提供的铁耗随频率的变化曲线, 但是往往很难得到这样的曲线;使用简单的计算公式, 公式中的涡流损耗是叠片厚度的函数, 但是这样的公式往往仅在频率为60Hz或更低的频率情况下才是正确的。而大多数交变电磁设备, 所使用的频率可达千赫兹或兆赫兹, 因此需要用其它的方法预测涡流损耗。在非常高的频率下, 涡流损耗远大于磁滞损耗, 铁损几乎完全是由涡流引起的。

涡流损耗可以使用有限元法通过数值计算获得。本实验就采用轴向磁场涡流求解器来计算不同频率下的涡流损耗。

实验步骤:

根据实验内容分析建立实验模型, 由于四片叠片钢关于XY轴具有对称性, 故可以只计算第一象限。定义模型的长宽及两片之间距离, 电导率, 相对磁导率以及外磁场场强之后就可以进行仿真。通过生成几何模型, 制定材料属性, 指定边界条件和源, 设定求解参数选项极乐进行数据的统计了。

工程电磁场实验报告 (1)

工程电磁场实验报告 (1)

工程电磁场导论实验报告

姓名:

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班级:

指导教师:

实验一 矢量分析

一、实验目的

1.掌握用matlab 进行矢量运算的方法。

二、基础知识

1. 掌握几个基本的矢量运算函数:点积dot(A,B)、叉积cross(A,B)、求模运算norm(A)等。

三、实验内容

1. 通过调用函数,完成下面计算给定三个矢量A 、B 和C 如下:

23452x y z

y z

x z

A e e e

B e e

C e e =+-=-+=-

求(1)A e ;(2)||A B -;(3)A B ⋅;(4)AB θ ;(5)A 在B 上的投影 ;(6)A C ⨯;(7)()A B C ⋅⨯和()C A B ⋅⨯;(8)()A B C ⨯⨯和()A B C ⨯⨯A=[1,2,-3]; B=[0,-4,1]; C=[5,0,-2]; y1=A/norm(A) y2=norm(A-B) y3=dot(A,B)

y4=acos(dot(A,B)/(norm(A)*norm(B))) y5=norm(A)*cos(y4) y6=cross(A,C)

y71=dot(A,cross(B,C)) y72=dot(A,cross(B,C)) y81=cross(cross(A,B),C) y82=cross(A,cross(B,C))

运行结果为:

y1 =0.2673 0.5345 -0.8018 y2 = 7.2801 y3 =-11

y4 = 2.3646 y5 =-2.6679

y6 = -4 -13 -10 y71 =-42

y72 =-42

y81 = 2 -40 5 y82 = 55 -44 -11

电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告

工程电磁场实验报告

实验1 :熟悉Matlab、矢量运算

要求:学习矢量的定义方法(例A=[1,2,3]),加减运算,以及点积积

cross(A,B)、求模运算norm(A)。

1)通过调用函数,完成下面计算【p31,习题1.1】。给定三个矢量

A、B和C如下:

求(1)e;(2)|A-B| ;(3)

AB ;

(4)AB(5)A在B上的投影(6)A C ;(7)A (B C)和C (A B) ;( 8)(A B) C 和A (B C)

答案:(1)e A =[0.2673,0.5345,—0.8018]; (2)| A —B|= 7.2801 ; (3)=

(4)% =2.3646(135.4815) ;( 5)-2.6679 ;(6)A C =[-4,-13,-10];

(7) A (B C) =C (A B) =-42

(8) (A B) C =[2, -40,5] ;A (B C)珂55,-44,-11]

程序代码:

A=[1,2,-3]

B=[0,-4,1]

C=[5,0,-2]

(1) eA=A/norm(A) ( 2)X=norm(A-B)

(4) D=acos(dot(A,B)/(norm(A)*norm(B)))

(6)G=cross(A,C)

(7)I=dot(A,cross(B,C))

(8)M=cross(cross(A,B),C) 2、三角形的三个

顶点位于A(6,-1,2), B(-2,3,-4), C(-3, 1,5)点,求

(1)该三角形的面积;(2)与该三角形所在平面垂直的单位矢量。(答案S=42.0119, n =[0.2856,0.9283,0.238])

工程电磁场实验2

工程电磁场实验2

• 2. 探头部分 : 包括探针耦合、调谐装置 及晶体检波器。 • 金属探针垂直伸入波导 ( 或同轴线 ) 槽缝 少许,由于它与电力线平行耦合的结果 产生大小正比于该处场强的感应电压 ,耦 合出一部分电磁场能量,经调谐腔体送 至晶体检波器检波后输出直流或低频电 流,由微安表或测量放大器指示。 •
• 探针的几何尺寸要足够细 , 以使探针在 波导中的影响可以忽略不计 , 插入深度 可调,一般插入深度为波导窄边的(5~ 10)% 。 • 3. 机械传动及位置移动装置 : 探头固定 在托架上 , 依靠齿轮齿条的传动 , 可使探 针沿开槽线移动 , 以便检测相应各点的 场分布。 • 探针位置由游标尺读数 , 精度可0.05mm , 若借助于百分表 ,精度达 0.01mm 。
波导波长测量理论
• 波导波长测量理论 • 测量波长常用的方法有谐振法和驻波分布法。 • 前者用谐振式波长计测量,后者是用驻波测量线测量 波导波长。 • 方法1:当测量线终端短路时,传输线上呈现出纯驻波, 移动测量探针,测出相邻两个驻波节点之间的距离, 即可求出波导波长。 • 方法2:在测量线的输出端接精密可调短路器,将测量 线探针置于某一个波节点处,旋动可调短路活塞,则 探针测值随之由最小逐渐增至最大,然后又减至最小, 即为相邻的另一个驻波节点,短路活塞移动的距离等 于半个波导波长。
• • • • • • • • • • • •

工程电磁场与电磁波实验指导书

工程电磁场与电磁波实验指导书

《工程电磁场与电磁波》

实验指导书

微波分光仪简介

一、微波分光仪概述

DH926B型微波分光仪是用来进行有关电磁波的反射、衍射(绕射)、干涉和极化等方面的实验演示及测试的系统。它由分度转台、3cm微波固态信号源、反射板、介质板、喇叭、微安表组成。

二、微波分光仪工作原理

微波虽然有和光波不同的地方,但就电磁波的本质来说,它们具有波动的某些共同特点,如反射、折射、绕射、干涉、偏振以及能量传递等。我们正是充分利用微波的准光特性,模仿光学实验的基本方法,开展了下列几个极有意义的实验,以培养学生的基本技能和加深对电磁波的认识。

三、微波分光仪系统主要组成

DH926B微波分光仪系统主要由DH926B微波分光仪及DH1121B型三厘米固态信号源组成。

1.DH926B型微波分光仪的主要配件

序号 名称 数量

1分度转台 1

2喇叭天线 2

3可变衰减器 1

4晶体检波器 1

5视频电缆 1

6金属反射板 2

7单缝板 1

8双缝板 1

9半透射板 1

10模拟晶体(模拟晶体及支架) 1

11读数机构 1

12支座 1

13支柱 4

14模片 1

15技术说明书 1

3.DH1121B型三厘米微波固态信号源的主要配件

序号 名称 数量

1主机电源 1

2振荡器/隔离器单元 1

3技术说明书 1

4保险丝管(0.5A,1A) 各1

5电源线 1

6技术说明书 1

其中,DH1121B型的三厘米固态振荡器发出的信号具有单一的波长(出厂时信号调在32mm

λ=上),这种微波信号就相当于光学实验中要求的单色光束。三厘米固态振荡器上的调节千分尺是用来调节振荡器的频率的。

《工程电磁场教案》

《工程电磁场教案》

《工程电磁场教案》

一、引言

1. 课程背景

介绍电磁场在工程技术领域的重要性和应用广泛性,如电力系统、通信、微波技术等。

2. 学习目标

a. 理解电磁场的基本概念和基本定律。

b. 掌握电磁场的数学描述和计算方法。

c. 了解电磁场在工程实际中的应用。

3. 教学方法

采用讲授、案例分析、数值计算、实验等多种教学方法,提高学生的学习兴趣和实际操作能力。

二、电磁场基本概念

1. 电磁现象

a. 静电场

b. 恒定电流场

c. 变化电场和磁场

2. 电磁场的物理量

a. 电场强度

b. 磁场强度

c. 电势

d. 磁势

3. 矢量运算

a. 矢量加法

b. 矢量乘法

c. 平行四边形法则

三、电磁场基本定律

1. 库仑定律

a. 点电荷间的相互作用力

b. 电场强度的定义

2. 安培定律

a. 电流元产生的磁场

b. 毕奥-萨伐尔定律

3. 法拉第电磁感应定律

a. 电磁感应现象

b. 感应电动势和感应电流

四、电磁场的数学描述

1. 电场强度和电势的偏微分方程

a. 拉普拉斯方程

b. 泊松方程

2. 磁场强度和磁势的偏微分方程

a. 安培环路定律

b. 麦克斯韦方程

3. 边界条件

a. Dirichlet边界条件

b. Neumann边界条件

五、电磁场的计算方法

1. 有限差分法

a. 网格划分

b. 差分方程

2. 有限元法

a. 单元划分

b. 能量泛函和弱形式

3. 有限体积法

a. 控制体积的选择

b. 离散化方程

六、电磁场在工程中的应用

1. 电力系统

a. 输电线路的电磁场分析

b. 变压器的电磁场原理

2. 通信技术

a. 天线设计与电磁场仿真

b. 微波传输中的电磁场问题

工程电磁场教案范文

工程电磁场教案范文

工程电磁场教案范文

一、教学目标:

1.了解电磁场的基本概念和性质。

2.掌握静电场和静磁场的基本理论和计算方法。

3.能够分析和解决与工程电磁场相关的问题。

4.培养学生的分析和解决问题的能力。

二、教学内容:

1.电磁场的基本概念

a)电磁场的定义和基本性质

b)电荷和电流产生的电磁场

c)电磁场的空间分布和变化规律

2.静电场的理论和计算方法

a)静电场的基本概念和基本定律

b)高斯定律和环路定律的应用

c)静电场的能量和势能

d)电场中带电粒子的受力和运动规律

3.静磁场的理论和计算方法

a)静磁场的基本概念和基本定律

b)安培定律和比奥萨伐尔定律的应用

c)磁场中带电粒子的受力和运动规律

d)磁场的能量和磁矩

4.工程电磁场的应用

a)电磁场在电机、变压器等电气设备中的应用

b)电磁场在通信、雷达等无线电科技中的应用

c)电磁场在材料加工、成像等工业领域中的应用

三、教学方法:

1.讲授与演示相结合的教学方法,通过动态展示电磁场的分布和变化规律,增强学生的直观感受。

2.实验与实践相结合的教学方法,通过进行相关实验,让学生亲自操作和观察现象,加深对电磁场的理解。

3.问题与讨论相结合的教学方法,提出一些挑战性问题,引导学生深入思考和讨论,培养他们的分析和解决问题的能力。

四、教学流程:

1.导入:通过举例子引导学生思考电磁场的概念和作用,并引发学生的兴趣和好奇心。

2.讲授电磁场的基本概念和性质。重点介绍电磁场的定义、基本定律和基本特性,并进行简单的数学建模。

3.讲授静电场的理论和计算方法。重点介绍高斯定律和环路定律的应用,以及静电场中带电粒子的受力和运动规律。

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}
void Copy(double phi[ROW][COL], double phi2[ROW][COL]) {
for(int i=0; i<=ROW-1; i++) {
for(int j=0; j<=COL-1; j++) {
phi2[i][j]=phi[i][j]; } } }
int Check(double phi[ROW][COL], double phi2[ROW][COL]) {
int num=0; do{
Copy(phi, phi2); for(int i=1; i<ROW-1; i++) { for(int j=1; j<COL-1; j++) { phi[i][j]=phi[i][j]+(phi[i+1][j]+phi[i][j+1]+phi[i-1][j]+phi[i][j-1]4*phi[i][j])*a/4;
工程电磁场上机实验
题目:设有一金属矩形槽,其边长分别为 a=40,b=20,其侧壁与底面电位均为
零,顶盖电位为 100V,如下图所示,试编程求槽内电位分布。
y
b
100V
GND1
ax
图 1 金属矩形槽及其电位分布
解:利用有限元法,用 C++语言编程。 C++代码: #include <iostream> #include <cmath> #include <iomanip> //#include <fstream> //#include <stdbool.h>
for(int i=0; i<=ROW-1; i++) {
cout<<"Row"<<i<<":"<<endl; for(int j=0,k=1; j<=COL-1; j++,k++) {
//printf("%lf", phi[i][j]); //printf(" "); cout<<setw(10)<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(4)<<phi[i][j]<<" "; if(k%5==0)
int f=0; for(int i=0; i<=ROW-1; i++) {
for(int j=0; j<=COL-1; j++)
{ if(abs(phi[i][j]-phi2[i][j])>ERROR) { f=1; return f; }
} } return f; }
void Print(double phi[ROW][COL]) {
int main(void) {
double a=1.0; double phi[ROW][COL]; double phi2[ROW][COL]; Init(phi); Copy(phi, phi2);
cout<<endl<<"请输入加速收敛因子 a(输入 a=0 时退出):"<<endl; cin>>a; while(a!=0) {
} } num++; }while(Check(phi, phi2)==1);
Print(phi); cout<<"迭代次数:"<<num;
cout<<endl<<endl<<"phi[10][20]="<<phi[10][20]<<endl<<"phi[11][21]="<<phi[11][ 21]<<endl;
cout<<endl; } //printf("\n"); cout<<endl; } //printf("\n"); cout<<endl; }
实验结果:
for(int ຫໍສະໝຸດ Baidu=0; j<=COL-1; j++) {
phi[i][j]=0; } } for(int i=0; i<=ROW-1; i++) { phi[i][0]=0; phi[i][COL-1]=0; } for(int i=0; i<=COL-1; i++) { phi[0][i]=0; phi[ROW-1][i]=100; }
using namespace std;
#define COL 41 #define ROW 21 #define ERROR 0.001
void Init(double phi[ROW][COL]); void Copy(double phi[ROW][COL], double phi2[ROW][COL]); int Check(double phi[ROW][COL], double phi2[ROW][COL]); void Print(double phi[ROW][COL]);
cout<<endl<<"请输入加速收敛因子 a(输入 a=0 时退出):"<<endl; cin>>a; Init(phi); Copy(phi, phi2); }
return 0; }
void Init(double phi[ROW][COL]) {
for(int i=0; i<=ROW-1; i++) {
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