实验一 静电场仿真之答禄夫天创作
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日 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．基来源根基理
当电荷的电荷量及其位置均不随时间变更时，电场也就不随时间变更，这种电场称为静电场。
点电荷q在无限大真空中发生的电场强度E的数学表达式为
（
（11）
真空中点电荷发生的电位为
是单位向量）
（12）
其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷发生的电场强度和电位是纷歧样的，电场强度为
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
（
（13）
电位为
是单位向量）
（14）
本章模拟的就是基本的电位图形。 4．实验内容及步调 （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=8.85e12; q=1.6*10^(19); r=[];
r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(10))
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
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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=8.85e12; 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./m1
surfc(x,y,z);
xlabel('x','fontsize',16) ylabel('y','fontsize',16)
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title('负点电荷电势示意图','fontsize',10) 程序2 clear
q=2e6;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((X1).^2+Y.^2+1.0*10^(10)); Z=q*k*(1./R21./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 on
quiver(X,Y,ex,ey,0.7);
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clear
q=2e6;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((X1).^2+Y.^2+1.0*10^(10)); U=q*k*(1./R21./R1); [ex,ey]=gradient(U);
ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae;
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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。 2．实验仪器 计算机一台 3．基来源根基理
电场的大小和方向均不随时间变更的场称为恒定电场，如直流导线，虽说电荷在导线内运动，但电场不随时间变更而变更，所以，直流导线形成的电场是恒定电场。
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发生了这一电场。通过一些鸿沟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．实验内容及步调
（1）高压直流电线概况的电场分布仿真
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，求概况电场分布。
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
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R1 P Y R2 R R D=2m X 图21高压直流电线示意图
程序 clear
[x,y]=meshgrid(2:0.1:2); r1=sqrt((x+1).^2+y.^2+0.14); r2=sqrt((x1).^2+y.^2+0.14); k=100/(log(1/0.02)); E=k*(1./r11./r2); surfc(x,y,E);
xlabel('x','fontsize',16) ylabel('y','fontsize',16) title('E','fontsize',10) clear
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
[x,y]=meshgrid(2:0.1:2); r1=sqrt((x+1).^2+y.^2+0.14); r2=sqrt((x1).^2+y.^2+0.14); k=100/(log(1/0.02)); m=log10(r2./r1); U=k*m;
surfc(x,y,U);
xlabel('x','fontsize',16) ylabel('y','fontsize',16) title('U','fontsize',10)
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．基来源根基理
磁场的大小和方向均不随时间变更的场，称为恒定磁场。
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线电流i发生的磁场为：
说明了电流和磁场之间的关系，运动的电荷能够发生磁场。 4．实验内容及步调
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，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：
r R x 0 p dB
图31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.^2)./2./((R.^2+x.^2).^(3/2));
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plot(x,B);
实验四 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概况的反射规律 2．实验仪器
DH1211型3厘米信号源1台、可变衰减器、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．基来源根基理
电磁波在传播过程中如遇到障碍物，肯定要发生反射。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41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
斜入射
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直入射
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
（入射角0°、反射角0°） （入射角
45°、反射角45°）
图41
用一块金属板作为障碍物，丈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．实验内容及步调
（1）熟悉仪器的特性和使用方法 （2）连接仪器，调整系统
频率调节器
金属导体（铝）板
喇叭天线
可变衰减器
支座 活动臂
电流指示器（检波器）
DH1121B 3厘米信号源
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
（3）丈量入射角和反射角
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 最大指示值 反射角 0 22 39 45 51 58 0° 28 30° 34 45° 44 50° 47 55° 48 60° 50 创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日 创作时间：贰零贰壹年柒月贰叁拾日
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