MATLAB电磁场与电磁波应用要点.docx

MATLAB电磁场与电磁波应用要点 哈尔滨理工大学课程作业说明书 题目：MATLAB仿真与应用(4) 电子信息工程 学院（系）：电信学院 年级专业：14电子信息工程 学号： 学生姓名：黄百科 授课教师：王玉龙 教师职称：讲师 哈理工大学课程作业说明书 哈理工大学课程作业（论文）任务书 院（系）：电信学院基层教学单位：电子信息工程 学号7 学生姓名黄百科专业（班级）电信14-2 设计题目1、电磁场与电磁波例题2-1、2-3、2-4、2-6、2-7、2-8、2-9、2-14、2-15、2-17；3-1、3-4、3-8、3-9、3-11（举例计算并画出有效的二维图像和三维空间投影） 2、举例计算：设计具体的环境，查找有效的数据参数，实现理论公式向数据、图像展示的转变 3、要求上交完成的任务文件和依照模板完成任务报告（独立完成） 技术参数1电磁场与电磁波 2 MA TLAB仿真及电子信息应用 设计要求1、独立完成仿真内容以及任务报告； 2、利用MATLAB仿真电磁场的相关理论； 工作量5个工作日左右 每个工作日1到3小时 工 作 计 划 五个工作日完成 参考资料1.《MATLAB仿真与应用》 2.《电磁场与电磁波》 3. 《高等数学》 指导教师签字基层教学单位主任签字 2022年4月14 日 目录 第1章静电场 (2) 1.1 电场强度 (2) 1.1.1 一个半径为a的均匀带电圆环，求轴线上的电场强度。

(2) 1.2 高斯定理 (3) 1.2.1 已知半径为a的球内外的电场强度，求电荷分布 (3) 1.3 静电场的旋度与电位 (4) 1.3.1 平面上半径为a圆心在坐标原点的带电圆盘，面密度为ps，求z轴上的电 位 (4) 1.3.2 若半径为a的导体球面的电位为Uo，球外无电荷，求空间点位 (5) 1.4 电介质中的场方程 (7) 1.4.1 一个半径为a的均匀极化介质球，极化强度是Po，求极化电荷分布及介质 球的电偶极矩 (7) 1.4.2 一个半径为a的导体球，带电量为Q，在导体球外套有外半径为b的同心介 质球，壳外是空气求空间任意一点的Ｄ，Ｅ，Ｐ，以及束缚电荷密度 (8) 1.5 静电场的边界条件 (10) 1.5.1 同心球电容器的内导体半径为a，外导体半径为b，其间填充介质，求电位 移矢量和电场强度 (10) 1.6 能量密度 (11) 1.6.1 若一同轴线内导体的半径为a，外导体的半径为b，之间填充介质，求电位 长度的电场能量 (11) 1.7 电场力 (13) 1.7.1 若平板电容器极板面积为A，间距为x，电极之间的电压为U，求极板间的 作用力。

(13) 1.7.2 空气中有一个半径为a的导体球均匀带电，电荷总量为Q，求导体球面上的 电荷单位面积受到的电场力 (14) 第2章恒定电流的电场和磁场 (16) 2.1 恒定电流场 (16) 2.1.1 设同轴线的内导体半径为a，外导体的内半径为b，内外导体间填充电导率 为d的导电媒质，求同轴线单位长度的漏电导 (16) 2.1.2 求一条形状均匀，但电导率非均匀的导线的电阻设导线的横截面为A，长 度为L,电导率沿长度方向的分布为d. (16) syms x; (16) d0=6.4*10^-8 (16) r=2;L=10; (16) A=pi*r^2; (16) R=int(1/(A*d0*(1+(x^2/L^2))),x,0,L) (16) 2.2 磁感应强度 (16) 2.2.1 求载流的圆形导线回路在圆心处的磁感应强度 (16) 2.3 恒定磁场 (18) 2.3.1 半径为a的无限长直导线，载有电流I,计算导体内外的磁感应强度 (18) 2.4 矢量磁位 (19) 第1章静电场 1.1电场强度 1.1.1一个半径为a的均匀带电圆环，求轴线上的电场强度。

解答过程： a=5; p=500; e0=8.854*10^-12; E= ((a*p)/ (2*e0)).*(z. / (a^2*+z. ^2). ^1.5) Plot (z, E) 1.2高斯定理 1.2.1已知半径为a的球内外的电场强度，求电荷分布 解答过程： a=10;e0=8.854*10^-12;E=2; r1=[0:1:a]; p1=e0*E*15*(a^2-r2.^2)/2*a^2; r2=[a:1:20]; p2=0*r2 plot(r1,p1,r2,p2) 1.3静电场的旋度与电位 1.3.1平面上半径为a圆心在坐标原点的带电圆盘，面密度为 ps，求z轴上的电位 解答过程： e0=8.854*10^-12;a=10;p=40; z=[-50:1:50]; q=(p/(2*e0))*(a^2+z.^2).^0.5-abs(z); plot(z,q) 1.3.2若半径为a的导体球面的电位为Uo，球外无电荷，求空 间点位。

解答过程： a=5;U=10; r=[0:1:50]; p=(a*U)./r; plot(r,p) 1.4电介质中的场方程 1.4.1一个半径为a的均匀极化介质球，极化强度是Po，求极 化电荷分布及介质球的电偶极矩 解答过程： r1=[0:0.1:5] P0=1; rowp=0*r1; theta=[0:0.1:2*pi]; rowsp=P0*cos(theta); plot(r1,rowp) hold on plot (theta,rowsp) p=4*pi*a^3*P0/3 1.4.2一个半径为a的导体球，带电量为Q，在导体球外套有外 半径为b的同心介质球，壳外是空气求空间任意一点 的Ｄ，Ｅ，Ｐ，以及束缚电荷密度 解答过程： a=5;Q=50;b=10;e0=8.854*10^-12; r1=[5:0.5:10]; D1=Q./(4*pi*r1.^2); E1=D1/e0; P1=D1-e0*E1; r2=[10:0.5:15]; D2=Q./(4*pi*r1.^2); E2=D2/e0; P2=D2-e0*E2; subplot(2,3,1) plot(r1,D1) xlabel('a