(完整word版)利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制
利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制
;0001/ob=b ;0001/oa=a 图构结场的刻时 t t% 度精样采 d% 长波导波为取里这 向方输传 c% 寸尺导波 b a% 长波止截模 01ET cl% 长波导波 gl% 长波/率频作工 0l f% 米毫为入输 米为位单算计有所 构结场导波形矩画% )t,f,0H,d,ob,oa(1tcrtsevawtcer noitcnuf niam% ;)30.0,9^01*48.9,1,6,61.01,68.22(1tcrtsevawtcer 单清序程附.C 2图
;))1y(ezis(sorez=yh ;)B*.1z-t*w(soc*.)1x*.a/.ip(soc*.0H=zh ;ip/.)1z*.B-t*w(nis*.)1x*.a/.ip(nis*.0H*.a*.B-=xh ;)1z,1y,1x(hsem% ;)z,y,x(dirghsem=]1z,1y,1x[ ;c:d/c:0=z ;b:d/b:0=y ;a:d/a:0=x ;)8^01*3(/B=w ;gl/ip*2=B ;gl=c ;)5.0^)2^)cl/0l(-1((/0l=gl ;flc esle ;nruter )cl>0l(fi ;)7-(^01*ip*4=u ;f/8^01*3=0l 率频止截 01ET% ;a*2=cl
�� �
�1-1�
�下如量参各中式上
�下如示表导推可量分场磁电其。a*2 为长波止截的模 01ET�b*a 为寸尺导波属金设。模 01ET 为模主的输传中导波形矩 .A 。定给部外由均刻时及率频作工、寸尺 导波。图布分场磁电的模 01ET 模主的导波形矩属金刻时意任出磁电导波形矩现实 baltaM 用利
图果效布分线力磁力电的维三 .C
。加叠像图许允不。布分场电制绘�数函 3reviuq 用 .4 。加叠像图许允。布分场磁制绘�数函 3reviuq 用 .3 。量分的场磁、场电到得 算计�1-1�式公照按。点标坐的场磁和场电定确别分�度精图绘的定给部外由 .2 。量参到得算计式�2-1�照参率频作工、寸尺导波的定给部外由 .1 �骤步的线力磁电画 baltaM 用 .B �2-1�
matlab基本磁化曲线绘制
matlab基本磁化曲线绘制
要绘制基本的磁化曲线，可以使用MATLAB的plot函数。
首先，你需要准备磁场强度（H）和磁化强度（M）的数据。
然后，使用
plot函数将这些数据绘制成曲线。
首先，你可以创建一个包含磁场强度和磁化强度数据的向量，
例如：
matlab.
H = [0, 100, 200, 300, 400]; % 磁场强度数据。
M = [0, 50, 100, 150, 200]; % 磁化强度数据。
接下来，使用plot函数绘制磁化曲线：
matlab.
plot(H, M, '-o'); % 绘制磁化曲线，'-o'表示用实心圆点连
接数据点。
xlabel('磁场强度（H）'); % 设置x轴标签。
ylabel('磁化强度（M）'); % 设置y轴标签。
title('磁化曲线'); % 设置图表标题。
grid on; % 显示网格。
这段代码将会绘制出磁化曲线，横轴表示磁场强度（H），纵轴表示磁化强度（M）。
你可以根据自己的数据和需求进行相应的调整和修改。
除了基本的绘图外，MATLAB还提供了丰富的绘图函数和选项，可以对曲线的样式、颜色、标记等进行进一步的定制。
你可以根据具体的要求来调整绘图的样式，使其更符合你的需求。
希望这个回答能够帮助到你绘制基本的磁化曲线。
如果你有其他关于MATLAB绘图的问题，也欢迎随时提出。
MATLAB语言课程论文基于MATLAB的电磁场数值图像分析
基于MATLAB的电磁场数值分析应用[摘要] MATLAB使用计算机进行电磁场数值分析已成为电磁场的工程开发、科研和教学的重要手段。
编程实现从电磁场微分方程到有限元求解全过程需要很好的理论基础和编程技巧，难度较高。
该文介绍了电磁场数值分析的基本理论并通过几个实例介绍了使用MATLAB 实现电磁场偏微分方程的有限元解法。
实验结果表明这一方法具有操作简单明了!运算速度快，计算误差可控制等优点[关键词电磁场数值分析MATLAB 麦克斯韦方程一、问题的提出电磁学是物理学的一个分支，是研究电场和电磁的相互作用现象。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于电流的磁效应和变化的磁场的电效应的发现。
这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
针对电磁场学习理论性强、概念抽象等特点，利用Matlab强大的数值计算和图形技术，通过具体实例进行仿真，绘制相应的图形，使其形象化，便于对其的理解和掌握。
将Matlab引入电磁学中，利用其可视化功能对电磁学实验现象进行计算机模拟，可以提高学习效率于学习积极性，使学习效果明显。
通过Matlab软件工具，对点电荷电场、线电荷产生的电位、平面上N个电荷之间的库仑引力、仿真电荷在变化磁场中的运动等问题分别给出了直观形象的的仿真图和数值分析，形实现了可视化学习，丰富了学习内容，提高了对电磁场理论知识的兴趣。
从而更好地解决电磁场中数值分析的问题。
二、电磁场数值解法麦克斯韦方程组是电磁场理论的基础，也是电磁场数值分析的出发点。
它的微分形式方程：ρ=⋅∇=⋅∇∂∂-=⨯∇∂∂+=⨯∇→→→→→→→D B t BE t D H J c 0（1）式中磁场强度电通密度电场强度磁感应强度。
电磁场中各种场量之间的关系由媒质的特性确定。
在各向同性媒质中，由下列结构方程组确定→→→→→→===E J HB ED σμε (2)为获得电磁场问题的唯一解!除上述方程组之外尚需给出定解条件，对静态场和稳态场只需加边界条件，对时变场还需另加初始条件。
matlab矩形波
matlab矩形波Matlab矩形波是一种经典的信号模型，通常用于数字信号处理和模拟电路设计中。
本文将从简单到复杂，逐步讲解如何在Matlab中生成矩形波，并探讨其一些简单的应用。
这里先定义矩形波的数学表达式：$rect(x)= \begin{cases} 1, &|x| < \frac{1}{2} \\ 0, &\text{其他} \end{cases}$，其中$x$为自变量。
可以看到，矩形波在以$\frac{1}{2}$为半长的区间内取值为1，其他地方取值为0。
在Matlab中，我们可以使用以下代码生成矩形波：```matlabt = -5:0.01:5; %定义自变量t的取值范围y = rect(t); %用自定义的rect函数生成对应的矩形波yplot(t,y); %用plot函数将t和y作图xlabel('t'); ylabel('y');title('矩形波'); %添加横轴和纵轴标签，以及图像标题```这段代码中用到了自定义的rect函数，它的具体实现如下：```matlabfunction y = rect(x)y = zeros(size(x));y(abs(x) < 0.5) = 1;end```该函数接受一个实参$x$，返回与之对应的矩形波$y$。
在函数中，首先用zeros函数创建一个与$x$相同大小的全零数组$y$。
然后根据矩形波的数学表达式，将$|x|$小于0.5的元素赋值为1。
最后返回数组$y$。
通过上述代码，在Matlab中就可以生成矩形波，并将其可视化。
下面我们将扩展其一些简单应用。
首先是频率分析。
在信号处理中，我们通常需要分析信号的频域特性。
对于矩形波来说，它的频域分布非常特殊，其频谱呈现出周期性衰减的形式。
在Matlab中，可以使用以下代码绘制矩形波的频谱图：```matlabFs = 100; %定义采样频率为100HzT = 1/Fs; %定义采样周期L = 1000; %定义采样点数t = (0:L-1)*T; %定义采样时间序列y = rect(t); %用自定义的rect函数生成矩形波yY = fft(y); %对y进行傅里叶变换，得到YP2 = abs(Y/L); %计算单侧频谱的幅度P1 = P2(1:L/2+1); %仅保留正半轴部分P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1); %将幅值乘2，除去直流分量和Nyquist频率f = Fs*(0:(L/2))/L; %定义频率向量plot(f,P1); %用plot函数将f和P1作图xlabel('f (Hz)'); ylabel('|P1(f)|');title('单侧幅度谱'); %添加横轴和纵轴标签，以及图像标题```这段代码首先定义了采样频率、采样周期、采样点数和时间序列$t$。
基于Matlab的矩形载流线框磁场分布特征的仿真分析
基于Matlab的矩形载流线框磁场分布特征的仿真分析汪可馨【摘要】Designed to research the characteristics of the magnetic-field distribution produced by a rectangular coil carrying current,the biot-savart law and superposition principle of the magnetic field have been used to deduce the specific calculation formula of magnetic induction intensity at a certain point in space and the numerical calculation has been realized by programming with Matlab software through cyclic summing.Based on the above works,the magnetic field produced by a single-turn rectangular coil has been calculated and the distribution images of the magnetic field have been presented under various conditions,then the distribution characteristics of magnetic field have been obtained through the comparative analysis.Furthermore,the magnetic field distribution characteristics of the two rectangular coils carrying current placed in parallel have been simulated and analyzed.The written computational program and the research conclusion can provide reference for practical engineering application.%为了研究矩形载流线框的空间磁场分布特征,本文运用毕奥-萨伐尔定律和磁场叠加原理推导出空间某点处磁感应强度的计算公式,再利用Matlab软件编制程序,通过循环求和实现磁场的数值计算.在此基础上,以单匝矩形载流线框为对象,数值计算了其空间磁场分布,绘出了多种条件下磁场的分布图像,进而通过对比分析得到了磁场的空间分布特征,并进一步对平行放置的两个矩形载流线框轴线上的磁场分布特征进行了仿真分析.编制的计算程序及分析所得的结论可为实际工程应用提供参考.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2016(026)006【总页数】7页(P106-111,116)【关键词】矩形载流线框;磁感应强度;数值计算;分布特征;仿真【作者】汪可馨【作者单位】兰州理工大学生命科学与工程学院,甘肃兰州 730050【正文语种】中文在工业生产领域，载流线圈是大量电工设备中不可缺少的装置，也是科学研究中最常用的一种电磁体[1-3].在载流线圈电磁体的设计与研制中，常需要计算线圈的磁场分布[4，5].由于矩形磁系应用十分广泛[6，7]，本文针对矩形载流线框的特殊结构，以毕奥-萨伐尔定律为基础，结合磁场的叠加原理，通过将矩形载流线框分割成无数电流微元，再将微元磁场叠加求和得到空间任意场点处磁场的计算公式，并利用Matlab软件编程实现磁场的数值计算，进而绘制出一定条件下的磁场分布图，从而直观地获得矩形线框磁场的空间分布特征.在此基础上，进一步对两个平行放置的矩形载流线框的磁场分布特征进行仿真分析.分析所得结论有利于实际工程应用，所编制的数值计算程序也可用于多匝矩形线框磁场数值计算，经过一定的修改还可用于其他形状载流线圈磁场的数值计算.如图1所示建立空间直角坐标系.为计算方便，现将一边长为a、载有电流I的正方形线框放置在xOy平面上.矩形线框分成OA、AB、BC和CO 4根通电导线.现将每根通电导线划分成N段，N很大，则每一小段均可视为一电流微元Idl.假设电流元位于矩形线框上P0(x0,y0,0)点，则它在空间内任意一场点P(x,y,z)处产生的磁感应强度可由毕奥-萨伐尔定律计算得：其中：r=(x-x0)i+(y-y0)j+z k，r=[(x-x0)2+(y-y0)2+z2]3/2.由此可分别写出矩形载流线框上4段通电导线上的任一电流元在场点P处产生的磁感应强度如下：OA段上：AB段上：BC段上：CO段上：根据叠加原理，整个矩形载流线框在P点产生的磁感应强度为得到式(6)后，我们可以利用Matlab编程实现式中复杂的叠加求和过程.以AB段为例，计算BAB的程序流程图如图2所示.类似地计算出4段导线分别产生的磁场后，求和即可得到载流线圈所产生的空间磁场分布.2.1 与线框平面平行的平面上的磁场分布假设正方形边长a=10.0m；电流大小I=1.0A，电流流向为逆时针；积分中取电流元的长度微元为dl=0.01m，也就是N=1000.分别计算z为0、0.2m、2.0m、5.0m的平面上的磁场分布，如图3(a)、(b)、(c)、(d)所示.场域平面上x和y都在0.1m到9.9m之间每间隔0.1m进行取值.计算程序见附件中Bcal1.m文件.由图可见：(1) 在平行于线框平面的场域平面上，磁场有明显的分布特征，而且该特征随与线框平面的垂直距离的不同而不同.从图3(a)、(b)、(c)、(d)明显可见，与线框平面的垂直距离较小时，四角处磁场的量值大于中央区域，且距离越小，四角处磁场量值变化越剧烈；垂直距离较大时，中央区域的磁场量值大于四角处磁场，几何中心的磁场量值最大，且随着距离的增加，磁场分布特征基本不再有较大变化. (2) 随与线框平面的垂直距离的增加，各场点的磁场量值不断减小，这一点是符合磁场强度的大小随场点、源点间距的增加而减少的普遍规律的.(3) 在平行于线框平面的场域平面上，磁场有明显的轴对称性，这是由载流线框的对称性决定的.2.2 与线框平面垂直的平面上的磁场分布固定场点的x值，y在0.1m到9.9m之间每相隔0.1m进行取值，z在-10.0m到10.0m之间每相隔1.0m进行取值，即得到与线框平面垂直的平面上的磁场分布.现将x分别取0.1m和5.0m，得到平面上的磁场分布如图4(a)、(b)所示.计算程序见附件中Bcal2.m文件.由图可见，(1) 矩形线圈的空间磁场分布关于z=0的平面(即线框平面)对称，且在一个垂直平面内，磁场分布关于z=5.0m的平面对称，这与载流线框的空间对称性相一致. (2) 结合图1可见，z较小时，y=0m和10m处的磁场(即靠近线框边缘处的磁场)要强于y=5.0m(即中央区域处)的磁场，且x=0.1m的平面(即靠近线框边缘的垂直平面)上磁场均强于x=5.0m的平面(即中央区域的垂直平面)上对应点的磁场，这些特征与图3体现出来的磁场分布特征是相吻合的.2.3 磁感线的特征磁感线是在磁场中画出而实际不存在的一些有方向的曲线，用以形象地描绘磁场分布.本文借用Matlab的画图工具，引入quiver函数配合箭头绘制出磁感线示意图.取x=5.0m的平面，y在-15.0m到25.0m之间每相隔1m进行取值，z在-10.0m到10.0m之间每相隔1m进行取值，scale值取1.5，画出该平面上的磁感线分布示意图，如图5所示.计算程序见附件中Bcal3.m文件.(1) 仿真出来的磁感线关于y=5m及z=0这条线轴对称，且形成了闭合曲线.前者与载流线框的几何对称性相一致，后者则符合磁感线的基本性质.(2) x=5.0m的平面是载流线框的中垂面，在该平面上，z=0m且y=0m、y=10m处正是载流导线经过的地方，由图5可见，这两个位置正好是闭合磁感线的中心位置，这与磁感线与电流相互环套的基本规律是一致的.(3) 结合图1的电流流向，可见图5所示的载流线框空间中的磁场方向与电流呈右手螺旋关系，这与磁感线与电流方向呈右手螺旋的基本规律是一致的.2.4 磁场分量的分布特征为了完整描述单个载流线框空间磁场分布特征，本文又对磁场在各方向上分量的分布特征进行了仿真分析，以对总体特征进行补充.以在z=3.0m的平面上的磁场分布为例，分别对该平面上的磁场3个分量及总磁场进行仿真，然后进行对比分析，如图6(a)、(b)、(c)、(d)所示.计算程序见附件中Bcal4.m文件.由图可见：(1) 3个方向的磁场分量分别都具有一定的对称性，这是与载流线框本身的对称性有关的.(2) 从图6各图不难发现，Bz的空间分布特征与总磁场几乎一致，也就是说，x和y方向上的磁感应强度分量对总磁场贡献不大，总磁场主要由z方向上的分量来决定.现在原有基础上添加一相同的矩形线框，与其相距一定距离平行放置，如图7所示.设z1为两线框间距离.现研究x=5、y=5这条轴线上磁场的分布特征.在程序中引入plot函数同时画出线框一、线框二及合成磁场的磁场分布的二维曲线.计算程序见附件中Bcal5.m文件.改变两线框的距离，分别取z1=2m、5m、10m时，轴线上的磁场分布，如图8(a)、(b)、(c)所示.由图可见：(1) 当两线框之间的距离z1值较小时，合成磁场只有一个峰值，两线框之间的磁场近似是均匀磁场，如图8(b)中z在0～5m之间的区域.随着两线框之间距离增大，近似均匀磁场区域变宽，曲线峰值降低，并逐渐出现两个峰值.(2) 结合图3所示的平面上的磁场分布特征，显然可以利用相隔一定距离的双平行矩形载流线框，在其中轴线中心附近产生近似匀强磁场区域.这一点类似于常见的亥姆霍兹线圈，因此也可在某些需要近似匀强磁场的场合获得应用.本文从毕奥-萨伐尔定律出发，将矩形载流线框分为4段通电直导线，分别计算单根通电导线的磁场后根据叠加原理进行叠加.先推导了具体计算公式，后编制了Matlab程序并对各种条件下的磁场分布图进行了仿真.为了能更直观地了解到矩形载流线框的磁场分布特征，本文大多采用三维曲面图来着重体现.出于工程应用的需要，本文还简单分析了双矩形线框的特殊情况.仿真及对比分析可得到如下重要结论：(1) 随着到载流线框平面的垂直距离(即z值)的变化，磁感应强度量值的空间分布有固定的变化趋势，即：随z值增大，四角处磁感应强从最大变化到最小，中央处磁感应强度从最小变化至最大.随后保持中央最大这一特点，量值分布特征再无较大改变.当然，随z值增大，由于场点离线框相对位置越来越远，整体磁场量值都在变小，这一点是必然的.(2) 单匝矩形载流线框所产生的总磁场量值分布特征主要由其z方向分量的分布特征决定，x、y方向上分量的贡献小.(3) 双平行矩形载流线框轴线上的磁感应强度分布与常见的亥姆霍兹线圈类似，可以利用相隔一定距离的双平行矩形载流线框，在其几何中心产生近似匀强磁场区域. 上述研究所得结论可为实际工程应用提供一定的参考；同时所编制的数值计算程序经过一定的修改也可用于多匝矩形线框及其他形状的载流线圈磁场的数值计算.【相关文献】[1] 冯旺军,魏智强,秦晓静,等.密绕椭圆截面螺线管电流的磁场分布[J].兰州理工大学学报,2006,32(5):158-160. Feng W J, Wei Z Q, Qin X J, et al. Magnetic field distribution induced by current through close-wound oval-shaped spiral tube current[J]. Journal of Lanzhou University of Technology, 2006, 32(5): 158-160.[2] 康中尉,罗飞路. 矩形激励线圈的磁场分析[J].传感器世界,2003(2):5-9. Kang Z W, Luo F L. The magnetic-field analysis of rectangular coil[J]. Sensor World, 2003(2): 5-9.[3] 程海,宫浩,陈坤,等.基于Matlab的圆形线圈磁场强度与线圈个数的线性关系仿真[J].电子测试,2014(22):35-37. Cheng H, Gong H,Chen K, et al. The circular coil magnetic field strength of a linear relationship with the number of coil simulation based on Matlab[J].Electronic Test, 2014(22): 35-37.[4] 王锴,廖斌,吴先映,等.利用Matlab研究多螺线管磁场分布[J].北京师范大学学报(自然科学版),2013,49(6):565-570.Wang K, Liao B, Wu X Y, et al. Magnetic field distribution of multi-solenoid studied by Matlab[J]. Journal of Beijing Normal University (Natural Science), 2013, 49(6): 565-570. [5] 汪民.通电矩形线圈附近空间磁场强度分布值的计算方法[J].现代测量与实验室管理,2012(1):3-6. Wang M. The calculation method of the magnetic field distribution of rectangular coil[J]. Advanced Measurement and Laboratory Management, 2012(1): 3-6.[6] 李景天,郑勤红. 矩形线圈的磁场计算[J].云南师范大学学报,1997,17(1):60-63. Li J T, Zheng Q H. A calculating method for magnetic of square coil[J]. Journal of Yunnan Normal University, 1997, 17(1): 60-63.[7] 邝向军.矩形载流线圈的空间磁场计算[J].四川理工学院学报(自然科学版),2006,19(1):17-20. Kuang X J. Magnetic field calculation on rectangle current coil[J]. Journal of Sichuan University of Science & Engineering (Natural Science Edition), 2006, 19(1): 17-20.。
利用MATLAB计算电磁场有关分布
电磁场实验报告实验一 模拟电偶极子的电场和等位线学院：电气工程及其自动化 班级： 学号： 姓名:实验目的： 1、了解并掌握 MATLAB 软件，熟练运用 MATLAB 语言进行数值运算。
2、熟练掌握电偶极子所激发出的静电场的基本性质 3、掌握等位线与电力线的绘制方法实验要求： 1、通过编程，完成练习中的每个问题，熟练掌握 MATLAB 的基本操作。
2、请将原程序以及运行结果写成 word 文档以方便检查实验内容：一、相关概念回顾 对于下图两个点电荷形成的电场两个电荷共同产生的电位为： pq 4π 0(1 r11 r2)q 4π 0r2 r1 r1r2其中距离分别为 r1 (x q1x)2 ( y q1y)2 ， r2 (x q2x)2 ( y q2 y)2 电场强度与电位的关系是 E p 等位线函数为: (x, y, z) C电力线函数为： Ex Ey dx dy二、实验步骤 1、打开 MATLAB 软件，新建命令文档并保存，并在文档中输入程序。
2、输入点电荷 q1 的坐标（q1x，q1y）, 以及 q1 所带的电量。
调用 input 函数。
如果不知道该函数的使用方法可在 MATLAB 命令行处键入 doc input。
3、输入点电荷 q1 的坐标（q1x，q1y）, 以及 q1 所带的电量。
4、定义比例常系数 1 9e9 ， 命令为 k=9e9。
4π 05、定义研究的坐标系范围为 x 5,5, y 5,5,步长值为 0.1。
6、将x,y两组向量转化为二维坐标的网点结构，函数为meshgrid。
命令为 [X,Y]=meshgrid(x,y)，如果不知道该函数的使用方法可在MATLAB命令行处键入 doc meshgrid。
7、计算任意一点与点电荷之间的距离 r，公式为 r1 (x q1x)2 ( y q1y)2 ，r2 (x q2x)2 ( y q2 y)2q 11 V ( ) 8、计算由 q1,q2 两个点电荷共同产生的电势 4π0 r1 r2 9、注意，由于在 q1 和 q2 位置处计算电势函数为无穷大或者无穷小，因此要把 这两点去掉掉，以方便下面绘制等势线。
利用Matlab模拟矩形恒定电流线圈的磁场分布
利用Matlab模拟矩形恒定电流线圈的磁场分布作者：孙海倍来源：《科技风》2019年第01期摘要：随着计算机科学的发展，计算机仿真模拟无论在科学研究还是工业设计中已经成为一种不可或缺的实验手段。
本文利用Matlab软件数值模拟了一个通有恒定电流的矩形电流线圈在空间中产生的磁感应强度分布，并讨论了磁场的均匀性质。
关键词：计算机仿真；Matlab；矩形线圈；磁场一、计算机仿真的发展与应用近几年来，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真模拟已经渗透到了包括城市规划、工业设计、科学研究以及金融交易中的每一环节。
[1]交通拥堵一个一直以来困扰着人们，它极大地影响了人们的生活和出行效率。
而现在许多城市已经建立了智能的城市交通控制系统，它利用道路上的各个检测采集系统收集道路、交叉口上的车流量和拥堵信息，利用计算机程序实时地计算、分析，通过调节各个路口处的交通信号灯时间长度，获得最佳的控制方案、最大限度地保证城市交通的流畅和通行效率。
计算机仿真可以在工业制造中，[2]工程师已经可以利用计算机程序结合系统地计算方法（如有限元、有限体积等）来建立工业制品的三维结构图，再过赋予其材质参数，从而分析部件的形状、尺寸、结构等各种物理特性，同时可以模拟部件在不同环境条件下的受力载荷和工作状态，不仅可以有效地分析、评估执产品的可靠性和实用性，同时也降低了应为频繁进行实验带来的巨大成本开销。
在控制调度领域中[3]（如公交系统、生产线、应急救灾系统等），我们可以利用程序算法可以实现资源系统的实时调度、预测维护、以及监控控制等过程，进一步提高我们对复杂系统的控制响应速度和调度效率。
而在电器控制领域[4]，我们可以利用计算机程序和算法实现有效的电机实时控制，以提高能源的利用效率。
可以看到，當前计算机仿真已经融入到了科学研究和工业制造设计中的每一个领域，它正在渐成为当代科学研究中不可或缺的方法。
MATLAB是美国Mathworks开发的一款商业的高性能数值计算软件。
基于matlab的磁场与电磁波可视化教学
59武汉东湖学院论文集基于MATLAB 的磁场与电磁波可视化教学武汉东湖学院电子信息工程学院 刘雅娴电磁场与电磁波是一门通信类理论专业课，具有公式多、难于理解等特点。
本文通过MATLAB 软件，对电磁场与电磁波课程进行了可视化研究，通过形象化的场图等辅助手段，帮助学生理解和掌握电磁场的规律。
一、前言电磁场与电磁波课程具有公式复杂、推导过程多的特点。
而且，电磁场、电磁波方程大多是偏微分方程，充满了矢量运算，如果仅仅通过公式很难理解电磁场、电磁波传播的物理图形。
通过MATLAB 这个图形专家工具，可以很清晰地表述电磁场和电磁波的传播图形，同时可以提高学生的学习兴趣，帮助学生检查作业的正确与否。
二、电磁波二维图形的可视化借助MATLAB 特有的图形功能，可以显示电磁波的二维，增强学生的理解能力。
众所周知，静电场强度可以表示为φ()()E r r =−∇。
以点电荷的静电场为例，点电荷Q 的电场强度02F QE k q r ==，在r 处的电势为()kQr r φ=。
利用MATLAB 的梯度函数gradient ，可以直接计算场强的数值分量，而等势线可以用等值指令contour 绘制。
现以二维情况为例说明。
程序如下：%点电荷的电力线和等势线clear;xm=2.5;ym=2.5; %设置横坐标和纵坐标的范围x=linspace(-xm,xm,400);y=linspace(-ym,ym,400); %设置横坐标和纵坐标向量[X,Y]=meshgrid(x,y); %坐标网点，矩阵R=sqrt(X.^2+Y.^2); %点电荷到场点的距离U=1./R;u=-3:0.5:3; %计算电势，设置等势线的电势相量中可以看出，点电荷的电场线是从点电荷出发的射线，等势线是一系列的同心圆，且越远离中心，间隔越大。
三、电磁波的三维图形可视化麦克斯韦方程表明，变化的电场和变化的磁场相互激发，形成的电磁波在真空中以光速传播，电磁波是横波，电场方向和磁场方向相互垂直，并与传播方向垂直。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
%a b波导尺寸%c传输方向这里取为波导波长
%d采样精度%t t时刻的场结构图
Hale Waihona Puke a=ao/1000;b=bo/1000;
lc=2*a; %TE10截止频率
l0=3*10^8/f;
u=4*pi*10^(-7);
if(l0>lc)
return;
else
clf;
lg=l0/((1-(l0/lc)^2)^0.5);
ey=w.*u.*a.*H0.*sin(pi./a.*x2).*sin(w*t-B.*z2)./pi;
ez=zeros(size(z2));
quiver3(z2,x2,y2,ez,ex,ey,'r');
xlabel('传输方向');
ylabel('波导宽边a');
zlabel('波导窄边b');
hold off;
end
%------------------------------------------------------------------End Code----------------------------------
C.三维的电力磁力线分布效果图
图1
图2
C.附程序清单
rectwavestrct1(22.86,10.16,6,1,9.84*10^9,0.03);%main
function rectwavestrct1(ao,bo,d,H0,f,t)
%画矩形波导场结构所有计算单位为米输入为毫米
%f l0工作频率/波长
hz=H0.*cos(pi./a.*x1).*cos(w*t-z1.*B);
hy=zeros(size(y1));
quiver3(z1,x1,y1,hz,hx,hy,'b');
hold on;
x2=x1-0.001;
y2=y1-0.001;
z2=z1-0.001;
ex=zeros(size(x2));
c=lg;
B=2*pi/lg;
w=B/(3*10^8);
x=0:a/d:a;
y=0:b/d:b;
z=0:c/d:c;
[x1,y1,z1]=meshgrid(x,y,z);
%mesh(x1,y1,z1);
hx=-B.*a.*H0.*sin(pi./a.*x1).*sin(w*t-B.*z1)./pi;
上式中各参量如下，
（1-2）
B.用Matlab画电磁力线的步骤：
1.由外部给定的波导尺寸、工作频率参照（1-2）式计算得到参量。
2.由外部给定的绘图精度，分别确定电场和磁场的坐标点。按照公式（1-1）计算得到电场、磁场的分量。
3.用quiver3函数，绘制磁场分布。允许图像叠加。
4.用quiver3函数，绘制电场分布。不允许图像叠加。
利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制（附源程序）
通过Matlab计算并绘出任意时刻金属矩形波导的主模TE10模的电磁场分布图。波导尺寸、工作频率及时刻均由外部给定。
A.矩形波导中传输的主模为TE10模。设金属波导尺寸为a*b，TE10模的截止波长为2*a。其电磁场分量可推导表示如下：
（1-1）