电磁场与电磁波 点电荷模拟实验报告
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告电磁场与电磁波实验报告引言：电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念。
电磁场是由电荷产生的一种物理场，它的存在和变化会影响周围空间中的其他电荷。
而电磁波则是电磁场的一种传播形式，它以电磁场的振荡和传播为基础，具有波动性质。
本次实验旨在通过实际操作和测量，深入了解电磁场和电磁波的特性。
实验一：测量电磁场强度在实验一中，我们使用了一个电磁场强度计来测量不同位置的电磁场强度。
首先，我们将电磁场强度计放置在一个固定的位置，记录下此时的电磁场强度。
然后，我们将电磁场强度计移动到其他位置，重复测量过程。
通过这些数据，我们可以得出不同位置的电磁场强度的分布情况。
实验结果显示，电磁场强度随着距离的增加而逐渐减弱。
这符合电磁场的特性，即电荷产生的电磁场在空间中以一定的规律传播，而传播的强度会随着距离的增加而减弱。
这一实验结果验证了电磁场的存在和变化对周围环境的影响。
实验二：测量电磁波频率和波长在实验二中，我们使用了一个频率计和一个波长计来测量电磁波的频率和波长。
首先，我们将频率计和波长计设置好，并将它们与电磁波源连接。
然后，我们观察频率计和波长计的测量结果，并记录下来。
通过这些数据，我们可以得出电磁波的频率和波长的数值。
实验结果显示，不同频率的电磁波具有不同的波长。
频率越高的电磁波，波长越短；频率越低的电磁波，波长越长。
这符合电磁波的特性，即电磁波的振荡频率和波长之间存在一定的关系。
这一实验结果验证了电磁波的波动性质，以及频率和波长之间的关系。
实验三：观察电磁波的干涉和衍射现象在实验三中，我们使用了一块光栅和一个狭缝装置来观察电磁波的干涉和衍射现象。
首先，我们将光栅放置在光源前方，并调整光源的位置和光栅的角度。
然后，我们观察到在光栅后方的屏幕上出现了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹是由电磁波的干涉和衍射效应引起的。
实验结果显示，当电磁波通过光栅时，会发生干涉和衍射现象。
干涉现象表现为明暗相间的条纹，而衍射现象表现为条纹的扩散和交替。
电磁场与电磁波 点电荷模拟实验报告
重庆大学电磁场与电磁波课程实践报告题目：点电荷电场模拟实验日期：2013 年12 月7 日N=28《电磁场与电磁波》课程实践点电荷电场模拟实验1.实验背景电磁场与电磁波课程内容理论性强，概念抽象，较难理解。
在电磁场教学中，各种点电荷的电场线成平面分布，等势面通常用等势线来表示。
MATLAB 是一种广泛应用于工程、科研等计算和数值分析领域的高级计算机语言，以矩阵作为数据操作的基本单位，提供十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和强大的绘图能力。
为了更好地理解电场强度的概念，更直观更形象地理解电力线和等势线的物理意义，本实验将应用MATLAB 对点电荷的电场线和等势线进行模拟实验。
2.实验目的应用MATLAB 模拟点电荷的电场线和等势线3.实验原理根据电磁场理论，若电荷在空间激发的电势分布为V ，则电场强度等于电势梯度的负值，即：E V =-∇r真空中若以无穷远为电势零点，则在两个点电荷的电场中，空间的电势分布为： 1212010244q q V V V R R πεπε=+=+本实验中，为便于数值计算，电势可取为1212q q V R R =+4.实验内容应用MATLAB 计算并绘出以下电场线和等势线，其中q 1位于(-1,0,0)，q 2位于(1,0,0)，n 为个人在班级里的序号：(1) 电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q 2:q 1 = 1，q 2为负电荷）；(2) 两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2，q 2为负电荷）；(3) 两个等量同号电荷的电场线和等势线；(4) 两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2）；(5) 三个电荷，q 1、q 2为(1)中的电偶极子，q 3为位于(0,0,0)的单位正电荷。
、n=28（1）电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q2:q1 = 1，q2为负电荷）；程序1：clear allq=1;xm=;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4::4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('μ×óμμ3oíμèê','fontsize',12)（2）两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q2:q1 = 1 + n/2，q2为负电荷）；程序2：clear allq=15;xm=;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4::4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('μ×óμμ3oíμèê','fontsize',12)（3）两个等量同号电荷的电场线和等势线；程序3：clear allq=-1;xm=;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4::4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('μ×óμμ3oíμèê','fontsize',12)（4）两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q2:q1 = 1 + n/2）；程序4：clear allq=-15;xm=;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4::4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1)); dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('μ×óμμ3oíμèê','fontsize',12)（5）三个电荷，q1、q2为(1)中的电偶极子，q3为位于(0,0,0)的单位正电荷程序5:clear allq=1;q3=-1;xm=;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);R3=sqrt(X.^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2-q3./R3;u=-4::4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);dth3=11;th3=(dth3:dth3:360-dth3)*pi/180;x3=r0*cos(th3);y3=r0*sin(th3);streamline(X,Y,Ex,Ey,x3,y3);axis equal tighttitle('μ×óμμ3oíμèê','fontsize',12)从实验过程中学习到的东西：1.灵活学习，大胆求证，当不清楚E1,E2,前面符号的正负时，随便假设一个，再根据电荷的正负关系，看得到的图形是否正确，若不正确则再修改符号2.注意q的正负与两电荷是否异号有关，异号与同号q的正负不同3.学习初步使用matlab软件，为以后的学习打好基础4.更加深入地了解电荷的电场线与等势线。
电磁场与电磁波实验报告
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（1-1）真空中点电荷产生的电位为（1-2）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4= （1-3） 电位为4= （1-4） 本章模拟的就是基本的电位图形。
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clear[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10);E0=8.85e-12;q=1.6*10^(-19);r=[];r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.^2;E=(-q./m1).*r;surfc(x,y,E);负点电荷电势示意图clear[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10); E0=8.85e-12;q=1.6*10^(-19);r=[];r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.^2;z=-q./m1surfc(x,y,z);xlabel('x','fontsize',16)ylabel('y','fontsize',16)title('负点电荷电势示意图','fontsize',10)程序2clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10)); R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));Z=q*k*(1./R2-1./R1);[ex,ey]=gradient(-Z);ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);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,ey,0.7);clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.15:4;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));U=q*k*(1./R2-1./R1);[ex,ey]=gradient(-U);ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40); surfc(x,y,U);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。
电磁场与电磁波实验报告(一)2024
电磁场与电磁波实验报告（一）引言概述：电磁场与电磁波是近代物理学中的重要概念，对于理解电磁现象和应用电磁技术具有重要意义。
本实验报告旨在通过实验来探究电磁场和电磁波的基本特性，并深入了解其在不同情境下的行为和应用。
一、电磁场的产生与性质1. 静电场与磁场的产生机制2. 静电场与磁场的区别与联系3. 电磁场的力线分布与场强的概念4. 高斯定律与安培定律的应用5. 电磁场的矢量表示及其运算规则二、电磁辐射和电磁波的特性1. 辐射的概念与特点2. 电磁波的定义和分类3. 电磁波的传播速度和能量传播方式4. 电磁波的频率和波长关系5. 电磁波与物质的作用及与光的关系三、电磁波的实验测量1. 等幅比波法测量电磁波的速度2. 利用扩散法测量电磁波的波长3. 利用光栅光谱仪测量电磁波的频率和波长4. 利用双缝干涉测量电磁波的波长5. 利用驻波法测量电磁波的频率四、电磁波在通信中的应用1. 电磁波在无线通信中的传输原理2. 电磁波的调制与解调技术3. 电磁波的天线和传输介质选择4. 电磁波在卫星通信中的应用5. 电磁波在无线电和电视广播中的应用五、电磁波对人体健康的影响1. 电磁波对人体的生物效应与健康风险2. 电磁辐射的安全标准与防护措施3. 电磁波辐射源的评估与监测4. 电磁波辐射对儿童和孕妇的影响5. 电磁波辐射与癌症的关系研究总结：通过本实验的开展，我们深入了解了电磁场和电磁波的产生机制和特性，探讨了其在实验测量、通信技术和健康影响等方面的应用。
电磁场与电磁波作为现代科技中的基础理论和技术手段，对于推动科学技术发展和提高人们的生活水平具有重要意义。
在未来的研究中，我们将继续深入探索电磁场和电磁波的更多应用和相关问题，为推动科学进步和提高人类福祉做出贡献。
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验陈说之樊仲川亿创作班级：学号：姓名：实验一：验证电磁波的反射和折射定律（1学时）1、实验目的验证电磁波在媒质中传布遵循反射定理及折射定律.（1）研究电磁波在良好导体概况上的全反射.（2）研究电磁波在良好介质概况上的反射和折射.（3）研究电磁波全反射和全折射的条件.2、实验原理电磁波在传布过程中如遇到障碍物, 肯定要发生反射, 本处以一块年夜的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律, 即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上, 反射线和入射线分居在法线两侧, 反射角即是入射角.3、实验结果：图1.1 电磁波在介质板上的折射入射角25°30°35°40°45°50°55°60°反射角32°34°36°44°47°52°37°61°图1.2 电磁波在良导体板上的反射实验二：电磁波的单缝衍射实验、双缝干涉实验.1、实验目的（1）研究当一平面波入射到一宽度和波长可比力的狭缝时, 就要发生衍射的现象.在缝后面呈现的衍射波强度不是均匀的, 中央最强；（2）研究当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线上, 则每一条狭缝就是次级波波源.由两缝发出的次级波是相干波, 因此在金属板的面前面空间中, 将发生干涉现象.2、实验原理单缝衍射实验原理见下图 5：当一平面波入射到一宽度和波长可比力的狭缝时, 就要发生衍射的现象.在缝后面将呈现的衍射波强度不是均匀的, 中央最强, 同时也最宽, 在中央的两侧衍射波强度迅速减小, 直至呈现衍射波强度的最小值, 即一级极小, 此时衍射角为 , 其中λ是波长, λ是狭缝宽度.两者取同一长度单元, 然后, 随着衍射角增年夜,衍射波强度又逐渐增年夜, 直至一级极年夜值, 角度为：图 5 单缝衍射实验原理图如图 8：当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时, 则每一条狭缝就是次级波波源, 由于两缝发出的次级波是相干波, 因此在金属板的面前面空间中, 将发生干涉现象.固然电磁波通过每个缝也有狭缝现象.因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果.为了只研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的结果, 令双缝的缝宽α接近入, 例如：, 这时单缝的一级极小接近53°.因此取较年夜的b, 则干涉强受单缝衍射影响年夜.干涉加强的角度为：干涉减弱的角度为：3、实验结果图2.1 单缝衍射的I-α曲线α曲线实验三：布朗格衍射的实验1、实验目的本实验是仿造X射线入射真实晶体发生衍射的基来源根基理, 人为的制作了一个方形点阵的模拟晶体, 以微波取代X射线, 使微波向模拟晶体入射, 观察从分歧晶面上点阵的反射波发生干涉应符合的条件.这个条件就是布拉格方程.（1）掌握100面, 110面点阵的反射波发生干涉的条件,得出布拉格方程.（2）了解直线极化和圆极化波特性参数的测试方法.2、实验原理任何的真实晶体, 都具有自然外形和各向异性的性质, 这和晶体的离子、原子或分子在空间按一定的几何规律排列密切相关.晶体内的离子、原子或分子占据着点阵的结构,两相邻结点的距离叫晶体的晶格常数.真实晶体的晶格常数约在10−8厘米的数量级, X 射线的波长与晶体的常数属于同一数量级, 实际上晶体是起着衍射光栅的作用, 因此可以利用 X 射线在晶体点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的间距和相互位置的排列, 以达到对晶体结构得了解.本实验是仿造 X 射线入射真实晶体发生衍射的基来源根基理, 人为的制作了一个方形点阵的模拟晶体, 以微波取代 X 射线, 使微波向模拟晶体入射, 观察从分歧晶面上点阵的反射波发生干涉应符合的条件, 这个条件就是布拉格方程.它是这样说的, 当波长为入的平面波射到间距为α的晶面上, 入射角为Θ°, 当满足条件时（n为整数）发生衍射.衍射线在所考虑的晶面反射线方向.在布拉格衍射实验中采纳入射线与晶面的夹角（即通称的入射角）, 是为了在实验时方便, 因为当被研究晶面的法线与分光仪上度盘的 0 度刻度一致时, 入射线与反射线的方向在度盘上有相同的示数, 不容易搞错, 把持方便.3、实验结果图3.1 布拉格衍射I-θ关系曲线由实验数据可得, 两侧发生衍射的角度年夜约在34°和65°附近.根据布拉格方程nλ=2aCOSθ,将λ=32mm, a=40mm代入得：当n=1时, θ°；当n=2时, θ°.实验测得数据与理论计算值比力接近, 可验证布拉格方程.69°附近发生的峰值可能是由其他实验组影响造成的, 不计入考虑.实验四：均匀无损耗媒质参量的丈量（2学时）1、实验目的了解电磁波在真空中传布特性和相干原理.（1）在学习均匀平面电磁波的基础上, 观察电磁波传布特性, E、H、S互相垂直.（2）推导相干波理论数学模型, 自行调节丈量仪器, 丈量基本参量.（3）测定自由空间内电磁波波长λ、频率f, 并确定电磁波的相位常数β和波速υ（4）了解电磁波的其他参量, 如波阻抗η的丈量.（5）利用相干波接点位移法推导丈量均匀无损耗媒质参量的ε和μ的数学模型（6）了解均匀无损耗媒质参量λ、β、的分歧（7）熟悉均匀无损耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性.2、实验原理迈克尔逊干涉试验的基来源根基理见下图 13 所示：在平面波前进的方向上放置一个成45°的半透射板, 由于该板的作用, 将入射波分成两束波：一束由于反射向 A 方向传布；另一束透过半透射板向 B 方向传布.由于 A﹑B 处全反射板的作用, 两列波就再次回到半透射板并达到接收喇叭处, 于是接收喇叭收到两束同频率且振动方向一致的两个波.如果这两个波的位相差为2π的整数倍, 则干涉加强；当相位差为π的奇数倍则干涉减弱.因此在 A 处放一固定板, 让 B 处的反射板移动, 当表头指示从一次极小变到又一次极小时, 则 B 处的反射板就移动λ⁄2的距离, 因此有这个距离就可求得平面波的波长.3、实验结果1、实验目的学习介质特性参量：相移常数和衰减常数的丈量方法, 自行推导出介质厚度和湿度的数学模型, 设计实验方法.（1）了解被丈量的物质所用波为TEM波, TEM波发生的条件.（2）相移常数和衰减常数丈量方法.（3）湿度、厚度丈量方法（4）信号处置方法2、实验原理同迈克尔干涉实验原理3、实验结果。
最新电磁场与电磁波实验报告
最新电磁场与电磁波实验报告
在本次实验中，我们深入研究了电磁场与电磁波的基本特性，并进行了一系列的实验来验证理论和观测实际现象。
以下是实验的主要部分和观察结果的概述。
实验一：静电场的建立与测量
我们首先建立了一个简单的静电场，通过使用高压电源对两个相对的金属板进行充电。
通过改变电源的电压，我们观察到金属板上的电荷积累情况，并使用电位差计测量了电场强度。
实验数据显示，电场强度与电压成正比，这与库仑定律的预测一致。
实验二：电磁波的产生与传播
接下来，我们通过振荡电路产生了电磁波。
在一个封闭的微波腔中，我们使用电磁波发生器产生不同频率的电磁波，并通过特殊的探测器来测量波的传播特性。
实验结果表明，电磁波的传播速度在不同的介质中有所变化，这与介质的电磁特性有关。
实验三：电磁波的极化与干涉
在这部分实验中，我们研究了电磁波的极化现象。
通过使用不同极化的波前，我们观察到了波的干涉效应。
特别是在双缝干涉实验中，我们观察到了明显的干涉条纹，这证明了电磁波的波动性质。
实验四：电磁波的吸收与反射
最后，我们探讨了电磁波与物质相互作用的过程。
通过将电磁波照射在不同材料的样品上，我们测量了波的吸收和反射率。
实验发现，吸收和反射率与材料的电磁性质密切相关，并且可以通过改变波的频率来调整这些性质。
通过这些实验，我们不仅验证了电磁场与电磁波的基本理论，而且加深了对这些现象在实际应用中的理解。
这些实验结果对于无线通信、雷达技术以及其他相关领域的研究和开发具有重要的指导意义。
电磁场与电磁波报告
一、电磁场与电磁波的应用人们对电磁理论的研究经过了漫长的过程。
早期磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，电学和磁学是两门平行的学科。
电磁场现象的研究发现是从十六世纪下半叶英国人吉尔伯特实验展开的，在研究过程中它采用的方法比较原始，无法完全解释出电磁场的现象原理。
电磁场的近代研究要追溯到18 世纪，由法国物理学家库伦以及英国物理学家卡文迪许展开研究分析，他们的主要贡献是发明了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律，从而促使电磁场的发展得到了质的飞越。
坚信自然力可以相互转化的奥斯特发现了电流磁效应，之后安培提出安培定则和分子电流假说。
受到奥斯特试验现象鼓舞的法拉第于1831年首次发现电磁感应现象，奠定了电磁学的基础。
在这之后，经典电磁学集大成者、英国天才物理学家麦克斯韦在法拉第的电磁研究基础上，进一步探讨了电与磁之间的互相影响作用关系，说明了电磁场的涵义，与此同时，他还总结分析除了电磁现象的规律，发表了位移电流的相关概念，并总结提出了麦克斯韦方程组，实现了物理史上的第二次综合。
现代电子技术如通讯、广播、电视、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗、电子仪器和测量系统，都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收；从家用电器、工业自动化到地质勘探，从电力、交通等工业、农业到医疗等国民经济领域，几乎全部涉及到电磁场理论的应用。
并且电磁学一直是新兴科学的孕育点。
电磁场在科学技术中的应用，主要有两类：一类是利用电磁场的变化将其他信号转换为电信号，进而达到转化信息或者自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或者电流的作用来控制其运动，使平衡、加速、偏转或转动，以达到预定的目的。
接下来将介绍电磁场的在人们生活中的应用的一种--磁悬浮列车。
电磁悬浮技术（electromagnetic levitation）简称EML技术。
它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属的悬浮体。
磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。
实验四 电磁实验仿真
实验四 电磁实验仿真 —点电荷电场分布的模拟一. 实验目的电磁场是一种看不见摸不着但又客观存在的物质，通过使用Matlab 仿真电磁场的空间分布可以帮助我们建立场的图景，加深对电磁理论的理解和掌握。
按照矢量分析，一个矢量场的空间分布可由其矢量线（也称力线）来形象表示。
点电荷的电场就是一个矢量场，模拟其电力线的分布可以得到电场的空间分布。
通过本次上机实验希望达到以下目的：1. 学会使用MATLAB 绘制电磁场力线图和矢量图的方法；2. 熟悉二维绘图函数contour 、quiver 的使用方法。
二. 实验原理根据库仑定律，真空中的一个点电荷q 激发的电场 3rE q r = (高斯制) (1)其中r 是观察点相对电荷的位置矢量。
考虑相距为d 的两个点电荷q 1和q 2，以它们的中点建立坐标（如图），根据叠加原理，q 1和q 2激发的电场为： 12123312r r E q q r r =+ (2)由于对称性，所有包含电荷的平面上，电场的分布一样，所以只需要考虑xy 平面上的电场分布，故 121233331212(/2)(/2)ˆˆˆˆ()[]x y E E q x q x q y d q y d E j j r r r r i i -+==++++ (3) 其中12 r r ==。
根据电动力学知识（参见谢处方，《电磁场与电磁波》，1.4.1节），电场矢量线（或电力线）满足微分方程： yx E dy dx E = (4) 代入(3)式解得电力线满足的方程 1212(/2)(/2)qy d q y d r r C -++= (5) 其中C 是积分常数。
每一个C 值对应一根电力线。
电场的分布也可以由电势U 的梯度(gradient ，为矢量)的负值计算，根据电磁学知识，易知两点电荷q 1和q 2的电势1212q q U r r =+ (6)那么电场为 E gradU U =-=-∇ (7)或者 ()(),x y x y E U E U =-∇=-∇ (8)在Matlab 中，提供了计算梯度的函数gradient()。
电磁模拟试验实验报告
一、实验目的1. 理解电磁场的基本概念和基本定律。
2. 掌握电磁场模拟实验的方法和步骤。
3. 通过实验验证电磁场理论，加深对电磁场理论的理解。
二、实验原理电磁场是电荷和电流在空间中产生的场，具有电场和磁场两个基本部分。
电磁场的基本定律包括库仑定律、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组。
三、实验仪器1. 电磁场模拟器2. 直流电源3. 电阻、电容、电感元件4. 连接线5. 示波器6. 数据采集器四、实验内容1. 构建电磁场模拟电路2. 测量电路中的电场和磁场3. 分析实验数据，验证电磁场理论五、实验步骤1. 按照电路图搭建电磁场模拟电路，连接直流电源和电阻、电容、电感元件。
2. 使用示波器测量电路中的电场和磁场，记录数据。
3. 将实验数据导入数据采集器，进行数据分析。
4. 根据实验数据，验证电磁场理论。
六、实验结果与分析1. 电场和磁场的测量结果实验中，我们搭建了一个简单的LC振荡电路，测量了电路中的电场和磁场。
实验结果显示，电场和磁场的变化与理论计算相符。
2. 数据分析通过对实验数据的分析，我们验证了以下电磁场理论：（1）库仑定律：在真空中，两点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
（2）法拉第电磁感应定律：当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。
（3）麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组描述了电磁场的分布规律，包括高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和麦克斯韦-安培方程。
3. 实验误差分析实验中可能存在的误差包括：（1）测量仪器的精度限制：示波器和数据采集器的精度可能影响实验结果的准确性。
（2）电路搭建误差：电路搭建过程中可能存在连接不良、元件参数偏差等问题，导致实验结果与理论计算存在偏差。
七、实验总结本次电磁模拟试验实验，我们通过搭建电磁场模拟电路，测量电路中的电场和磁场，验证了电磁场理论。
实验结果表明，电磁场理论在实际情况中具有普遍性和准确性。
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告实验题目：电磁场与电磁波实验实验目的：1.了解电磁场的产生原理和特性。
2.理解电磁波的概念和基本特性。
3.掌握测量和分析不同电磁波的实验方法。
实验器材：1.U形磁铁2.电磁铁3.直流电源4.交流电源5.电磁感应器6.示波器7.微波源8.微波接收器9.光栅片10.各种电磁波滤波器实验原理：1.电磁场的产生：电流通过电线时，会在周围产生磁场。
在一对平行导线中，当电流方向相同时，导线之间的磁场是叠加的；当电流方向相反时，导线之间的磁场互相抵消。
2.电磁场的特性：电磁场具有两种性质，即不能长距离传播和具有作用力。
通过电磁感应现象，可以观察到电磁场的作用力。
3.电磁波的产生与传播：当电场和磁场变化时，会激发并产生电磁波。
电磁波可根据频率不同被分为不同波段，如：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
实验步骤：实验1：观察电磁场的产生和作用1.将磁铁插入U形磁铁中，并将直流电源连接到U形磁铁的两端；2.在U形磁铁下方放置一根金属杆，并用电磁感应器在金属杆上方测量磁感应强度；3.开启直流电源，记录不同电流强度下的磁感应强度，并绘制电流与磁感应强度的图线；4.在磁铁两端放置一磁性物体，观察其受力情况。
实验2：测量电磁波的特性1.将微波源和微波接收器分别连接至交流电源和示波器；2.将微波源调至一定频率，并记录该频率；3.调整示波器至合适的量程和垂直偏置，观察示波器上的微波信号；4.更换不同频率和波长的电磁波，重复步骤3；5.将光栅片放置在微波源与接收器之间，观察光栅片的衍射效应。
实验结果与分析：实验1：观察电磁场的产生和作用根据实验数据，绘制出电流与磁感应强度的图线，可以观察到磁感应强度与电流之间呈现线性关系，并且磁性物体受到磁力的作用。
实验2：测量电磁波的特性根据实验数据，可以观察到不同频率和波长的电磁波在示波器上表现出不同的振动形态，频率越高，波长越短。
通过光栅片的衍射效应，可以观察到电磁波的波长。
电磁波与电磁场第三次实验报告
电磁波与电磁场第三次实验报告实验八 直线电荷与共面圆弧电荷之间的相互作用力分析一、实验目的1、掌握MATLAB 仿真的基本流程与步骤；2、掌握静电场的基本分析方法与基本性质；3、理解矢量积分法在静电场分析中的应用；4、了解数值分析手段在电磁场分析中的应用。
二、实验原理如图所示，一无限长直线电荷旁边有一共面的圆弧，直线电荷的线密度为λ（0λ>），圆弧均匀带电q （0q >），半径为a ，张角为α，弧心O 到直线的距离为d 。
分析圆弧所受的电场力。
分析与讨论： 基本分析过程：圆弧长为2C a α=，电荷的线密度为'/q c λ=，在圆弧上取一长为dl ad θ=弧元，带电量为d d d 2qq l λθα'==，直线电荷在弧元处产生的电场强度方向沿着x 轴正向，大小为022π()cos k E d x d a λλεθ==++aO x d λθd l 2αd FqAB C电荷元所受的电场力为：d d d (cos )k q F E q d a λθαθ==+，圆弧所受的电场力为：02d cos k qF d a αλθαθ=+⎰ （1）如果0d = ，则02d cos k q F a αλθαθ=⎰，根据积分公式可得21sin ln cos k q F a λααα+= 但/2a π≠，否则圆弧接触直线电荷。
（2）如果d a =，则2002d 2d 1cos 2cos (/2)k q k q F a a ααλθλθαθαθ==+⎰⎰积分得2t a n 2k q F a λαα=但a π≠，否则圆弧接触直线电荷。
（3）如果d a =-，则积分得到F →-∞，这是圆弧与直线电荷接触的情况。
d a =-的距离称为奇点。
以上仅为简单的分析，讨论了几种特殊情况，下面来分析一般情况：2d cos k qF d a αλθαθ=+⎰ 设22d 2121arctan(tan )arctanh(tan )1cos 121211k k S k k k k k θθθθ--===+++--⎰ 取/k a d =，可得圆弧所受的电场力：2241arctan(tan )2k q d a F d a d a λαα-=+-或2241arctanh(tan )2k qa d F a d a d λαα-=+- 当d a <-时，圆弧所受力方向向左，上面两式都要取负号。
电磁场实验指导书及实验报告
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx学号xxxxxxxxxx班级电气xxxx班任课老师xxxx实验日期2010-10电磁场理论 实验一——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布一．实验目的：1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算,并绘出相应的图形;二．实验原理：根据库伦定律:在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力,它们之间的力F 满足：R R Q Q k F ˆ212= （式1)由电场强度E 的定义可知：R R kQ E ˆ2= (式2）对于点电荷,根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为R kQU = (式3)而 U E -∇= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况.三．实验内容:1. 单个点电荷点电荷的平面电力线和等势线真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量， q 为电量， r 为点电荷到场点P （x ，y ）的距离。
电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。
以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取常数时， 此式就是等势面方程。
等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。
◆ 平面电力线的画法在平面上, 电力线是等角分布的射线簇， 用MATLAB 画射线簇很简单。
取射线的半径为( 都取国际制单位） r0=0.12, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度） th=linspace(0,2*pi,13）。
射线簇的终点的直角坐标为: ［x,y]=pol2cart(th,r0）.插入x 的起始坐标x=[x ； 0.1＊x]。
电磁场与波实验报告
电磁场与波实验报告电磁场与波实验报告引言：电磁场与波是物理学中重要的研究对象，对于我们理解光、电、磁等现象具有重要意义。
为了更好地探究电磁场与波的性质，我们进行了一系列实验，下面将对实验过程和结果进行详细报告。
实验一：电磁感应现象实验目的：通过实验观察电磁感应现象，验证法拉第电磁感应定律。
实验装置：实验装置由一根导线、一个磁铁和一个电流表组成。
实验步骤：1. 将导线绕在一个纸芯上，形成一个线圈。
2. 将磁铁靠近线圈，观察电流表的指示情况。
实验结果：当磁铁靠近线圈时，电流表指针发生偏转，表明在导线中产生了电流。
当磁铁远离线圈时，电流方向相反。
这一现象验证了法拉第电磁感应定律，即磁场的变化会引起导线中的电流。
实验二：电磁波的传播实验目的：通过实验观察电磁波的传播特性，验证电磁波的存在。
实验装置：实验装置由一个发射器和一个接收器组成。
实验步骤：1. 将发射器放置在一定距离内，接通电源。
2. 在接收器处设置一个示波器，调节示波器的参数。
3. 观察示波器上的波形变化。
实验结果：当发射器工作时，示波器上出现了一定频率的波形。
通过调节示波器参数，我们可以观察到电磁波的传播特性，包括波长、频率等。
这一实验结果验证了电磁波的存在，并且进一步揭示了电磁波的传播特性。
实验三：电磁波的干涉实验目的：通过实验观察电磁波的干涉现象，验证电磁波的波动性质。
实验装置：实验装置由一个光源、一个狭缝、一个屏幕和一个检测器组成。
实验步骤：1. 将光源置于一定位置，使其照射到狭缝上。
2. 在屏幕上观察到干涉条纹的出现。
3. 使用检测器测量干涉条纹的强度。
实验结果：在屏幕上观察到了明暗相间的干涉条纹，这表明电磁波具有波动性质。
通过检测器的测量，我们可以进一步研究干涉条纹的强度分布规律。
这一实验结果验证了电磁波的波动性质，并且揭示了电磁波的干涉现象。
结论：通过以上实验，我们验证了电磁感应定律、电磁波的存在以及电磁波的波动性质。
电磁场与波是物理学中重要的研究对象，对于我们理解光、电、磁等现象具有重要意义。
电磁场电磁波实验报告
第二师学院学生实验报告一相对而言性能优良，但又容易制作，成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等。
本实验重点介绍其中的一种半波天线。
半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。
对称天线（或称对称振子）可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。
这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线。
而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。
半波振子因其一臂长度为λ/4 ，全长为半波长而得名。
其辐射场可由两根单线驻波天线的辐射场相加得到，于是可得半波振子（L=λ/4 ）的远区场强有以下关系式：│E│=[60Imcos(πcosθ/2)]/R 。
sinθ=[60Im/R 。
]│f(θ)│式中，f(θ) 为方向函数。
对称振子归一化方向函数为│F(θ)│=│f(θ)│/fmax=|cos(πcosθ/2)/sinθ| 其中fmax 是f(θ) 的最大值。
由上式可画出半波振子的方向图如下:半波振子方向函数与ψ无关，故在H 面上的方向图是以振子为中心的一个圆，即为全方性的方向图。
在E 面的方向图为8 字形，最大辐射方向为θ=π/2 ，且只要一臂长度不超过0.625λ，辐射的最大值始终在θ=π/2 方向上；若继续增大L ，辐射的最大方向将偏离θ=π/2 方向。
【实验容】第二师学院学生实验报告三第二师学院学生实验报告四律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。
如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。
电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名。
天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。
由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在表面产生极化电流，极化电流因受阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。
电磁场仿真实验报告
电磁场仿真实验报告第一篇：电磁场仿真实验报告电磁场仿真实验报告电气工程学院 2011级2班 2011302540056 黄涛实验题目：有一极长的方形金属槽，边宽为1m，除顶盖电位为100sin(pi*x)V外，其它三面的电位均为零，试用差分法求槽内点位的分布。
1、有限差分法的原理它的基本思想是将场域划分成网格，用网格节点的差分方程近似代替场域内的偏微分方程，然后解这些差分方程求出离散节点上位函数的值。
一般来说，只要划分得充分细，其结果就可达到足够的精确度。
差分网格的划分有多种不同的方式，这里将讨论二维拉普拉斯方程的正方形网格划分法。
如下图1所示，用分别平行与x，y轴的两组直线把场域D划分成许多正方行网格，网格线的交点称为节点，两相邻平行网格线间的距离h称为步距。
用表示节点处的电位值。
利用二元函数泰勒公式，可将与节点（xi，yi）直接相邻的节点上的电位值表示为上述公式经整理可得差分方程这就是二维拉普拉斯方程的差分格式，它将场域内任意一点的位函数值表示为周围直接相邻的四个位函数值的平均值。
这一关系式对场域内的每一节点都成立，也就是说，对场域的每一个节点都可以列出一个上式形式的差分方程，所有节点的差分方程构成联立差分方程组。
已知的边界条件经离散化后成为边界点上已知数值。
若场域的边界正好落在网格点上，则将这些点赋予边界上的位函数值。
一般情况下，场域的边界不一定正好落在网格节点上，最简单的近似处理就是将最靠近边界点的节点作为边界节点，并将位函数的边界值赋予这些节点。
2、差分方程的求解方法：简单迭代法先对静电场内的节点赋予迭代初值，其上标（0）表示初始近似值。
然后再按下面的公式：进行多次迭代（k=0,1,2,3…）。
当两次邻近的迭代值差足够小时，就认为得到了电位函数的近似数值解。
实验程序： a=zeros(135,135);for i=1:135 a(i,i)=1;end;for i=1:7 a(15*i+1,15*i+2)=-0.25;a(15*i+1,15*i+16)=-0.25;a(15*i+1,15*i-14)=-0.25;end for i=1:7 a(15*i+15,15*i+14)=-0.25;a(15*i+15,15*i+30)=-0.25;a(15*i+15,15*i)=-0.25;enda(1,2)=-0.25;a(1,16)=-0.25;a(121,122)=-0.25;a(121,106)=-0.25;a(135,134)=-0.25;a(135,120)=-0.25;a(15,14)=-0.25;a(15,30)=-0.25;for i=2:14 a(i,i-1)=-0.25;a(i,i+1)=-0.25;a(i,i+15)=-0.25;end for i=122:134 a(i,i-1)=-0.25;a(i,i+1)=-0.25;a(i,i-15)=-0.25;end for i=1:7 for j=2:14;a(15*i+j,15*i+j-1)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j+1)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j+15)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j-15)=-0.25;end end b=a^(-1);c=zeros(135,1);for i=121:135 c(i,1)=25;end d=b*c;s=zeros(11,17);for i=2:16 s(11,j)=100*sin(pi.*i);end for i=1:9 for j=1:15 s(i+1,j+1)=d(15*(i-1)+j,1);end end subplot(1,2,1),mesh(s)axis([0,17,0,11,0,100])subplot(1,2,2),contour(s,32)实验结果如下：***010***65432151015以上是划分为135*135个网格的过程，同理可有如下数据：（1）将题干场域划分为16个网格，共有25各节点，其中16个边界的节点的电位值是已知，现在要解的是经典场域内的9个内节点的电位值。
华中科技大学电磁场与电磁波课程仿真实验报告
《电磁场与电磁波》课程仿真实验报告学号*********姓名Crainax专业光学与电子信息学院院（系）******2016 年11月27日1.实验目的1）理解均匀波导中电磁波的分析方法，TEM/TE/TM 模式的传输特性；2）了解HFSS 仿真的基本原理、操作步骤；3）会用HFSS 对金属波导的导波特性进行仿真；4）画出波导主模的电磁场分布；5）理解波导中的模式、单模传输、色散与截止频率等概念。
2.实验原理2.1导波原理如图1，z轴与金属波导管的轴线重合。
假设：1）波导管内填充的介质是均匀、线性、各向同性的；2）波导管内无自由电荷和传导电流；3）波导管内的场是时谐场。
图1 矩形波导以电场为例子，将上式代入亥姆霍兹方程 2E+k2E=0，并在直角坐标内展开，即有：其中k c表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数。
如果导波沿z方向传播，则对波导中传播的电磁波进行分析可知：1）场的横向分量可由纵向分量表示；2）既满足亥姆霍兹方程有满足边界条件的解很多，每个解对应一个波形（或称之为模式）3）k c是在特定边界条件下的特征值，当相移常数β=0 时，意味着波导系统不在传播，此时k c=k，k c称为截止波数。
2.2 矩形波导中传输模式的纵向传输特性波导中的电磁波在传输方向的波数β由下式给出：式中k为自由空间中同频率的电磁波的波数。
要使波导中存在导波，则β必须为实数，即如上式不满足，则电磁波不能在波导内传输，即截止。
矩形波导中TE10模的截止波长最长，故称它为最低模式，其余模式均称为高次模。
由于TE10模的截止波长最长且等于2a，用它来传输可以保证单模传输。
当波导尺寸给定且有a＞2b时，则要求电磁波的工作波长满足a＜λ＜2a λ＞2b当工作波长给定时，则波导尺寸必须满足3．实验内容在HFSS中完成圆波导的设计与仿真，要求画出电场分布，获得色散曲线。
模型半径为：4.20mm.1）探讨圆波导的横截面尺寸发生变化时，主模（TE11模）的场分布和传播特性如何变化；2）探讨圆波导的填充介质发生变化时，主模（TE11模）的场分布和传播特性如何变化；3）比较圆波导中前两个模式的差别（提示：TE11模和TM01模式，两者的截止波长分别为3.41a，2.62a）4.仿真实验步骤1）理论计算（给出截止频率计算过程及结果）；圆波导中的TM波：容易得到TM模式下对应截至频率(c)TM01=（h）TM01/2 = （HZ）即为TM模式下的极限频率。
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告
实验目的：通过实验探究电磁场和电磁波的相关性质，加深对电磁
学原理的理解，掌握相关实验操作技巧。
一、实验仪器与材料
本次实验所用仪器设备包括：
1. 电磁场产生装置；
2. 电场仪表；
3. 磁场仪表；
4. 信号发生器；
5. 示波器等。
二、实验步骤
1. 观察并记录电磁场产生装置的工作原理，了解电磁场的形成过程；
2. 利用电场仪表和磁场仪表分别测量电磁场的电场分量和磁场分量，并记录实验数据；
3. 通过调节信号发生器的频率和幅度，产生不同频率的电磁波，并
利用示波器观察并记录波形；
4. 将电磁场和电磁波的实验数据整理，形成图表和曲线。
三、实验结果与分析
根据实验数据，我们可以观察到电磁场和电磁波在不同频率下的表现。
电磁场的电场分量和磁场分量呈现出明显的变化规律，频率越高，波动频率越密集；而电磁波的波形随着频率的增加呈现出不同的特征，频率在一定范围内变化会引起频率响应的变化。
四、结论与思考
通过本次实验，我们深入了解了电磁场和电磁波的相关特性，了解
到电磁场和电磁波在不同频率下的表现差异。
同时，我们也发现了实
验过程中需要注意的细节问题，如仪器的校准和操作注意事项等。
通
过实验，我们不仅加深了对电磁学理论知识的理解，也提高了实验操
作的技巧和分析能力。
综上所述，电磁场与电磁波实验为我们提供了一个直观、具体的实
践平台，促进了电磁学知识的学习与应用，为我们日后的研究与工作
打下了坚实的基础。
电磁模拟试验实验报告
电磁模拟试验实验报告实验目的：本实验旨在通过模拟电磁场的分布和变化，加深对电磁场理论的理解，掌握电磁场的模拟方法，并通过实验结果验证理论计算的准确性。
实验原理：电磁场是由变化的电场和磁场相互作用产生的，其分布和变化遵循麦克斯韦方程组。
在本实验中，我们使用计算机模拟软件来模拟电磁场的分布，通过改变电流源、介质参数等条件，观察电磁场的变化。
实验设备与材料：1. 计算机一台，安装有电磁场模拟软件。
2. 模拟软件所需的输入参数，包括电流源、介质的介电常数和磁导率等。
实验步骤：1. 打开电磁场模拟软件，设置实验参数，包括电流源的强度、频率，以及介质的物理特性。
2. 根据实验要求，选择合适的模拟区域和边界条件。
3. 运行模拟程序，观察电磁场的分布情况，并记录关键数据。
4. 改变电流源的参数或介质特性，重复步骤3，比较不同条件下的电磁场分布。
5. 根据模拟结果，绘制电磁场分布图，并与理论计算结果进行对比分析。
实验结果：通过模拟软件，我们得到了不同条件下电磁场的分布图。
在实验中，我们观察到电流源的强度和频率对电磁场分布有显著影响。
当电流源强度增大时，电磁场的强度也随之增大；频率增加时，电磁场的分布范围扩大。
介质的介电常数和磁导率也会影响电磁场的分布，介电常数增大时，电磁场在介质中的衰减减小，而磁导率的增大则会导致磁场强度的增加。
实验分析：实验结果与理论预期相符，验证了麦克斯韦方程组在描述电磁场分布方面的准确性。
通过改变电流源和介质参数，我们能够直观地理解这些因素对电磁场分布的影响。
此外，模拟软件的使用为电磁场的可视化提供了便利，有助于加深对电磁场理论的理解。
实验结论：本实验成功地模拟了电磁场的分布，并验证了理论计算的准确性。
通过改变电流源和介质参数，我们能够观察到电磁场分布的变化，这有助于我们更好地理解电磁场的物理特性。
实验结果表明，电磁场模拟软件是一个有效的工具，可以用于教学和科研工作。
实验建议：为了进一步提高实验的准确性和实用性，建议在未来的实验中增加更多的参数变化，如温度、湿度等环境因素，以及更复杂的介质结构。
电磁场与电磁波静电场物理模拟实验报告
电磁场与电磁波实验报告实验项目：__ 静电场物理模拟_____________________一、实验目的要求1． 理解物理模拟法的实验原理和应用条件。
2． 学习用物理模拟法研究静电场。
3． 加深对静电场场强和电位的理解。
二、实验内容1． 了解装置电路及实验原理。
2． 描绘矩形水槽薄水层中两个点电极产生的二维静电场。
三、实验仪器与软件矩形水槽、坐标纸两张、稳压电源和电压表，模拟电极、导线、固定支架。
四、实验原理理论上讲，如果知道了电荷的分布，就可以确定静电场的分布。
电场既可以用电场强度0E（电力线）来描述，又可以用电势U （等势面、线）来描述。
由于标量的测量和计算比矢量简便，因此，人们更愿意用电势来描述电场。
在给定条件下，确定系统静电场分布的方法，一般有解析法﹑数值模拟法和物理模拟法。
解析法只能求解一些简单的问题；数值模拟法，也就是数值计算方法，它能解决一些复杂的问题，虽计算量很大，但在计算机的帮助下，目前已经得到长足的发展，应用很广，数值模拟也有不足之处，对于一些形状比较复杂的带电体或电极周围静电场的分布，求解也非常困难。
模拟法作为一种重要的实验研究方法，它本质上是用一种易于实现﹑便于测量的物理状态或过程来模拟另一种不易实现﹑不便测量的物理状态或过程。
其条件是两种状态或过程有两组一一对应的物理量，并且满足相同形式的数学规律。
由于静电场中不存在电流，一般磁电式仪表，在有电流时才会有反应，因此难以确定静电场的等势线。
由于在一定条件下电介质中的稳恒电流场与静电场服从相同的数学规律，可以用恒定电流的电场模拟静电场。
如接到直流电源两端的小圆柱形电极之间形成的恒定电场，可以用来模拟等量异种电荷之间的静电场。
静电场与稳恒电流场的对应关系为导体上的电荷 ±Q电场强度 E介电常数极间电流±I 电场强度E电导率电位移 D=E无电荷区0E dS ε⋅=⎰电位满足 02=∇U电流密度 J=E无源区0E dS σ⋅=⎰电位满足 02=∇U根据上表中的对应关系可知，要想在实验上用稳恒电流场来模拟静电场，需要满足下面三个条件：⑴电极系统与导体几何形状相同或相似； ⑵导电质与电介质分布规律相同或相似；⑶电极的电导率远大于导电质的电导率，以保证电极表面为等势面。
电磁场与电磁波实验报告
辽宁工程技术大学实验报告坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）将六面体重命名为DownPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）(3)创建上极板六面体Draw > Box（创建下极板六面体）上极板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 3）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 2）将六面体重命名为UpPlateAssign Material > pec（设置材料为理想导体perfect conductor）(4)创建中间的介质六面体Draw > Box（创建下极板六面体）介质板起点：（X,Y,Z）>（0, 0, 2）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（25, 25,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）>（0, 0, 1）将六面体重命名为mediumAssign Material > mica（设置材料为云母mica，也可以根据实际情况设置新材料）(5)创建计算区域（Region）Padding Percentage：0%忽略电场的边缘效应（fringing effect）2.设置激励（Assign Excitation）(1)选中上极板UpPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign（计划，分配） >Voltage > 5V(2)选中下极板DownPlate,Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix （矩阵）> Voltage1, Voltage24.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes > 10误差要求：Percent Error > 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass> 50%5. Check & Run6. 查看结果Maxwell 3D > Reselts > Solution data > Matrix电容值：31.543pF四、实验体会通过这次实验，初步学会了Maxwell这一软件的运用，所得仿真值与理论值有所差别是因为理论值为理论值为理想状态下所得的结果，但在实际过程中要考虑多种因素对最终结果的影响，无法达到理想的结果。
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重庆大学电磁场与电磁波课程实践报告题目：点电荷电场模拟实验日期：2013 年12 月7 日N=28《电磁场与电磁波》课程实践点电荷电场模拟实验1.实验背景电磁场与电磁波课程内容理论性强，概念抽象，较难理解。
在电磁场教学中，各种点电荷的电场线成平面分布，等势面通常用等势线来表示。
MATLAB 是一种广泛应用于工程、科研等计算和数值分析领域的高级计算机语言，以矩阵作为数据操作的基本单位，提供十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和强大的绘图能力。
为了更好地理解电场强度的概念，更直观更形象地理解电力线和等势线的物理意义，本实验将应用MATLAB 对点电荷的电场线和等势线进行模拟实验。
2.实验目的应用MATLAB 模拟点电荷的电场线和等势线3.实验原理根据电磁场理论，若电荷在空间激发的电势分布为V ，则电场强度等于电势梯度的负值，即：E V =-∇r真空中若以无穷远为电势零点，则在两个点电荷的电场中，空间的电势分布为： 1212010244q q V V V R R πεπε=+=+本实验中，为便于数值计算，电势可取为1212q q V R R =+4.实验内容应用MATLAB 计算并绘出以下电场线和等势线，其中q 1位于(-1,0,0)，q 2位于(1,0,0)，n 为个人在班级里的序号：(1) 电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q 2:q 1 = 1，q 2为负电荷）；(2) 两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2，q 2为负电荷）；(3) 两个等量同号电荷的电场线和等势线；(4) 两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2）；(5) 三个电荷，q 1、q 2为(1)中的电偶极子，q 3为位于(0,0,0)的单位正电荷。
、n=28（1）电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q2:q1 = 1，q2为负电荷）；程序1：clear allq=1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('µãż¼«×ӵĵ糡Ïߺ͵ÈÊÆÏß','fontsize',12)（2）两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q2:q1 = 1 + n/2，q2为负电荷）；程序2：clear allq=15;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('µãż¼«×ӵĵ糡Ïߺ͵ÈÊÆÏß','fontsize',12)（3）两个等量同号电荷的电场线和等势线；程序3：clear allq=-1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('µãż¼«×ӵĵ糡Ïߺ͵ÈÊÆÏß','fontsize',12)（4）两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q2:q1 = 1 + n/2）；程序4：clear allq=-15;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2;u=-4:0.5:4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,Ex,Ey,x2,y2);axis equal tighttitle('µãż¼«×ӵĵ糡Ïߺ͵ÈÊÆÏß','fontsize',12)（5）三个电荷，q1、q2为(1)中的电偶极子，q3为位于(0,0,0)的单位正电荷程序5:clear allq=1;q3=-1;xm=2.5;ym=2;x=linspace(-xm,xm);y=linspace(-ym,ym);[X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2);R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2);R3=sqrt(X.^2+Y.^2);U=1./R1-q./R2-q3./R3;u=-4:0.5:4;figurecontour(X,Y,U,u,'--');hold onplot(-1,0,'o','MarkerSize',12);plot(1,0,'o','MarkerSize',12);[Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));dth1=11;th1=(dth1:dth1:360-dth1)*pi/180;r0=0.1;x1=r0*cos(th1)-1;y1=r0*sin(th1);streamline(X,Y,Ex,Ey,x1,y1);dth2=11;th2=(dth2:dth2:360-dth2)*pi/180;x2=r0*cos(th2)+1;y2=r0*sin(th2);streamline(X,Y,-Ex,-Ey,x2,y2);dth3=11;th3=(dth3:dth3:360-dth3)*pi/180;x3=r0*cos(th3);y3=r0*sin(th3);streamline(X,Y,Ex,Ey,x3,y3);axis equal tighttitle('µãż¼«×ӵĵ糡Ïߺ͵ÈÊÆÏß','fontsize',12)从实验过程中学习到的东西：1.灵活学习，大胆求证，当不清楚E1,E2,前面符号的正负时，随便假设一个，再根据电荷的正负关系，看得到的图形是否正确，若不正确则再修改符号2.注意q的正负与两电荷是否异号有关，异号与同号q的正负不同3.学习初步使用matlab软件，为以后的学习打好基础4.更加深入地了解电荷的电场线与等势线。