电磁场和电磁波实验报告.doc

【电磁场和电磁波实验报告】 本实验报告主要围绕静电场和恒定电场的仿真进行，旨在通过计算和可视化技术帮助我们理解电磁场的基本性质和分布规律。 实验一：静电场仿真 实验目标是建立对静电场中电场强度和电位空间分布的直观认识。静电场是由静止电荷产生的，其电场强度和电位可以由点电荷的公式推导出来。点电荷q在真空中产生的电场强度E由公式E = k * q / r^2给出，其中k是库仑常数，r是距离电荷的距离。电位V = k * q / r。实验通过MATLAB软件进行，分别创建了负点电荷的电场分布图和电势分布图。在MATLAB程序中，使用了网格生成函数meshgrid，通过计算距离和电荷量来确定电场强度和电位，最后用surfc函数绘制三维表面图以展示分布情况。 实验二：恒定电场的仿真 恒定电场是指电场的大小和方向都不随时间变化的场，如直流导线中的电场。尽管导线中的电荷在运动，但电场保持不变。为了模拟恒定电场，可以将其视为静态电场处理。实验中，我们以高压直流电线为例，分析电线外表的电场分布。假设两条导线之间的电压差为110kV，间距2m，线径0.04m，电流300A。利用静电场的原理，根据边界条件求解电场分布。同样使用MATLAB编程，通过计算两导线间的电场差得到电场强度，并绘制电场分布图。 这两个实验通过数值计算和图形化表示，使我们能直观地理解电荷分布如何影响电场和电位的空间分布，加深了对静电场和恒定电场基本特性的理解。通过实际操作，学生可以更好地掌握电场理论，为后续的电磁学学习打下坚实基础。