电磁场大作业 - 图文

科 目：电磁场与电磁波基础

授课老师： 路宏敏 学 院：电子工程学院 专 业：电子信息工程 学生姓名： 张娜 学 号： 02111288

- 1 -

1、编制程序绘制电偶极子的电场与电位3D和2D空间分布图。

【定义】

一个实体，它在距离充分大于本身几何尺寸的一切点处产生的电场强度都和一对等值异号的分开的点电荷所产生的电场强度相同。

电偶极子（electric dipole）是两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。电偶极子的特征用电偶极距p?ql描述，其中 l是两点电荷之间的距离，l和P的方向规定由－q指向＋q。电偶极子在外电场中受力矩作用而旋转，使其电偶极矩转向外电场方向。电偶极矩就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故简称电矩。如果外电场不均匀，除受力矩外，电偶极子还要受到平移作用。电偶极子产生的电场是构成它的正、负点电荷产生的电场之和。

【MATLAB

编程】

- 2 -

【图形】

电偶极子等位面立体图

- 3 -

2、证明金属导体内的电荷总是迅速扩散到表面，弛豫时间？

解：将J??E代入电流连续性方程，考虑到介质均匀，有???????E?????E??0?t?t??????D??,???E??,???E??将后式代入前式可得：???????0?t?所以任意瞬间的电荷密度??????t???0e0??t????e??0t其中，?是t?0时的电荷密度。式中的?导电介质的???具有时间的量纲，成为弛豫时间或时常数。它是电荷密度减少到其处置的1所需要的时间。由上式可e见，电荷按指数规律减少，最终流至并分布于导体的表面。

3、横截面如图所示的导体长槽，上方有一块与槽相互绝缘的

导体盖板，截面尺寸为a×b=10×10cm，槽体的电位为零，盖板的电位为U0=100V， 采用有限差分法求此区域内的电位并绘制等位线。

【MATLAB程序】

- 4 -

【电位分布】

- 5 -

【图形】

4、设计计算机程序绘制无耗、无界、无源简单煤质中的均匀平面电磁波传播的三维分布图（动态、静态均可）

【分析】

均匀平面电磁波是指等相位面为无限大平面，且等相位面上各点的场强大小相等、方向相同的，即沿某方向传播的平面电磁波的场量除随时间变化外，只与波传播方向的坐标有关，而与其它坐标无关。严格说，理想的平面电磁波是不从在的，因为只有无限大的波源才能激励出这样的波。但是如果场点离波源足够远的话，那么空间曲面的很小一部分就十分接近平面。在这一小范围内，波动的传播特性也近似为平面波。

Matlab编程中，首先依据函数中的参数建立三维坐标系，再执行meshgrid来设置网格矩阵，通过surfc(X,Y,Z)函数就可以绘制出平面电磁波传播的可视化。

- 6 -

【MATLAB程序】

【图像】

- 7 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rcor.html