电偶极子激发的电场

电偶极子的电场讨论

姓名：乔霞芳

(09物理教育专业 准考证号：412410100009 )

【摘要】：电偶极子是继点电荷之后最简单而且重要的带电系统。凡是有电荷

的地方，四周就存在着电场，即任何电荷都在自己周围的空间激发电场。这里将从点电荷到电偶极子，通过对其中垂面和延长线上的电场强度、及其空间任意一点电场分布的求解，讨论电偶极子的静态电场。

【关键词】：电场 电场强度 电偶极子 电势 电视梯度

一、电场

为了能够形象的描述电场，正确、定量的讨论电场，先对电场进行适量了解。就它有什么样的性质，用什么定量的描述它，又用什么来给人以形象的概念进行讨论。 1.电场强度

电场的一个重要性质是它对电荷施加作用力，我们就以这个性质来定量地描述电场。我们知道，电场本身的性质由电场强度来反映，即E=F/q。它是一个矢量，现在以点电荷所产生的电场中各点的电场强度来说明其方向和大小是如何确定的。

如图1-1所示，O点有一点电荷q，我们任取一场点P，记OP=r。设想把一个正试探电荷q0 放在P点，根据库伦定律，它受的力为：F=kqq0r1/r(r1是沿OP方向的单位向量），又由电场强度的定义式可得P的场强为E=F/q0=kqr1/r，这表明若q>0

电偶极子的电场与电势

计算机模拟电偶极子电场中的电势及场强分布

1 引言

在物理中课程中，电磁场理论理论性强、概念抽象、场图较为复杂。传统教学中，单纯的理论推导无法使学生深刻理解电磁场中的许多概念，从而影响整个课程的学习。电偶极子的电场是一种对于人体生物电研究有着重要基础意义的典型电场，原子、分子、心肌细胞等的电性质都可以等效为电偶极子来描述。利用Matbal可模拟出电磁场中的物理量，以图形化的方式显示其分布及其计算结果，得到富有感染力的图形及计算结果。

2 理论推导

电偶极子是由两个相距很近的等量异号点电荷+q与-q 所组成的带电系统，从电偶极子的负电荷作一矢径 到正电荷，称为电偶极子的轴线。以电偶极子中心为原点，电场中任意一点a 的位矢为 , 与之间的夹角为θ，rl 。根据电势叠加原理，a 点的总电势应为[1]： U=U++U- [1]

1/4πε0·qlcosθr2=1/4πε0·pcosθr2

U+ 与U- 分别为正、负电荷在a 点产生的电势， p为电偶极子的电偶极矩，=q ，表征电偶极子的整体电性质。上式子说明电偶极子电场中电势的分布与方位有关。以电偶极子轴线的中垂面为零势面将整个电场分为正、负两个对称的区域，正电荷所

matlab作业

作业九：

点电荷

%点电荷电场的可视化

%by 小辣椒

%2015.4.15

%--参数设定及自变量取样--

q=1.6e-19;%点电荷电量

C0=1/(4*pi*8.85e-12);%合并系数，

%C0=1/（4*π*ε0)

%ε0：真空介电常数

x=-5:0.3:5;%自变量

y=x;%自变量

%——求解电势——

[X,Y]=meshgrid(x,y);%用于三维曲面的分格线坐标，自变量坐标矩阵r=sqrt(X.^2+Y.^2);

U=q.*C0.*(1./r);

%——绘制电势分布图——

subplot(2,2,1);

mesh(X,Y,U);%三维网线图

xlabel('x');

ylabel('y');

zlabel('U');

title('点电荷电势分布图');

%——对数坐标绘图——

subplot(2,2,3);

mesh(X,Y,log10(U));%三维网线图

xlabel('x');

ylabel('y');

zlabel('log10(U)');

title('点电荷电势分布图');

%——求解电场强度——

[Ex,Ey]=gradient(-U,0.3,0.3);%gradient：梯度

AE=sqrt(Ex.^2+Ey.^2);

Ex=Ex./AE;

Ey=E

半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计

Xxxxxxxxxxxxxxxxxxx

一、实验目的：

1. 2. 3. 4.

以一个简单的半波偶极子天线设计为例，加深对对称阵子天线的了解； 熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；

利用HFSS软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理； 通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。

二、实验步骤：

本次实验设计一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线。天线沿着Z轴放置，中心位于坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为0.48λ，半径为λ/200。天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线的距离为λ/4。 １、添加和定义设计变量

参考指导书，在Add Property对话框中定义和添加如下变量：

２、 设计建模

１）、创建偶极子天线模型

首先创建一个沿Z轴方向放置的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂，其底面圆心坐标为（0，0，gap/2），半径为dip_radius，长度为dip_length，材质为理想导体，模型命名为Dipole，如下：

然后通过沿着坐标轴复制操作生成偶极子天线的另一个臂。此时就创建出了偶极子的模型如下：

2）、设置端口激励

半波偶极子

天线原理与设计 华中科技大学

半波偶极子天线的HFSS仿真设计

一、 实验目的

1、 学会简单搭建天线仿真环境的方法，主要是熟悉HFSS软件的使用方法； 2、 了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法；

3、 通过天线的仿真，了解天线的主要性能参数，如驻波比特性、smith圆图特性、方向图

特性等； 4、 通过对半波偶极子天线的仿真，学会对其他类型天线仿真的方法；

二、 实验仪器

1、 装有windows系统的PC一台 2、 HFSS13.0软件 3、 截图软件

三、 实验原理

1、 首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。

图1 对称振子对称结构及坐标

2、对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。

3、在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。取图1的坐标，并忽略振子损耗，则其电流分布可以表示为：

式中，Im为天线上波腹点的电流；k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心

电场

§1.电荷 荷守电定恒律 电

荷

荷与电荷守恒1电电.荷是体的物固有性属它，电与量荷电量(、 )荷电物体的固是有属性它与，荷电(电量)、量电荷是物 的体固有属 性仑(库)的是C什么关 系的是么什关？ 库系仑的是什么关 ？力学中系没有有物量关 系理此与系关似类 ？系与此系类关？ 2.似自界然几有电种荷？荷电间的用作有力什特么自 界然几有种电？荷自然界有几 种荷电点? 3. 一电个性中的宏 个电一性中宏 的观体内物是不含否 有何任电？荷 有何任荷？电

电与荷荷守电恒.4使个物一体电带有些方法哪怎?样知道个一物使一个物 体带电哪有方法?些 使一个物体电有带些哪方法 体是否电？带体 否带电是 ？触起电接、擦起摩电、 接触起、电擦起电、感应摩起 为电么人什们受接然自界只有正、中为 什么们接人自受界然只有正、负中种两电 荷观点的为什么？不三是或种种电荷？四的观点？为什么 是不种三或种四荷电 ？5.述上物使体电的方法带其，本质有相同无 之述上使体物电带的方法 上，述使物体带电方的 法是什么？处？是 么？什

荷电恒定律守电既不能荷造创也不能，灭消，电荷 不既能创，造不也消能灭，能只从一 个体物移转另到个物一，体或者 从一物体转个到移一个物体另 ，从体物

激发学生的热情

---------- 全面培养学生的综合实践能力

综合实践课，是开展素质教育以来新开设的一个科目，“儿童不是一个需要填满的罐子，而是一颗需要点燃的火种！”因为综合实践活动课程所具有的实践性，能够带给学生以亲身体验，使之正是点燃火种的引线.所以上好综合实践课非常重要。怎样上好综合实践课呢？在担任了两年的综合实践课老师，我有了自己的一些感悟。

一、要努力凸显学生的主体性。

综合实践课的实质就是在教师引导下，学生自主进行综合性学习活动，是基于学生的经验，密切联系学生自身生活和社会实际，体现对知识的综合应用的实践性课程。在综合实践活动中，随着学生实践能力的逐步提高教师不再是传授者，而是促进者。作为促进者的关键是促进学生自主学习，促使学生自己去感知体验，实验观察、探究研讨。在综合实践活动中学生不再是一个被动的接受者，而是一个充满主动精神的主体，师生之间是合作的关系，共同投身于问题的研究过程，共同享受成功的喜悦。比如我在上《关注食品安全》一课时，课前布置学生积极调查资料，课堂上，充分尊重学生的已获得的知识及经验，放学生以主动权，学生积极的参与交流，交流

激发学生的热情

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一、要努力凸显学生的主体性。

综合实践课的实质就是在教师引导下，学生自主进行综合性学习活动，是基于学生的经验，密切联系学生自身生活和社会实际，体现对知识的综合应用的实践性课程。在综合实践活动中，随着学生实践能力的逐步提高教师不再是传授者，而是促进者。作为促进者的关键是促进学生自主学习，促使学生自己去感知体验，实验观察、探究研讨。在综合实践活动中学生不再是一个被动的接受者，而是一个充满主动精神的主体，师生之间是合作的关系，共同投身于问题的研究过程，共同享受成功的喜悦。比如我在上《关注食品安全》一课时，课前布置学生积极调查资料，课堂上，充分尊重学生的已获得的知识及经验，放学生以主动权，学生积极的参与交流，交流

天线与电波传播实验报告 成都电子科技大学 电子工程学院

半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计

一、实验目的：

1. 2. 3. 4.

以一个简单的半波偶极子天线设计为例，加深对对称阵子天线的了解； 熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；

利用HFSS软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理； 通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。

二、实验步骤：

本次实验设计一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线。天线沿着Z轴放置，中心位于坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为0.48λ，半径为λ/200。天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线的距离为λ/4。 １、添加和定义设计变量

参考指导书，在Add Property对话框中定义和添加如下变量：

２、 设计建模

１）、创建偶极子天线模型

首先创建一个沿Z轴方向放置的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂，其底面圆心坐标为（0，0，gap/2），半径为dip_radius，长度为dip_length，材质为理想导体，模型命名为Dipole，如下：

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天线与电波传播实验报告 成都电子科技大学 电子工程学院

然后通过沿

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

7.2 电场 电场强度

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度一、电场(Electric Field)

第7章 真空中的静电场

库仑定律给出了两个静止点电荷之间相互作用的定量 关系，但是这个作用是通过什么机制来传递的呢？

历史上的两种观点:

早期：电磁理论是超距作用理论后来：法拉第提出场的概念(1830年) 任何电荷要在它的周围产生电场。 两个电荷之间的相互作用力是通过电场 来进行的。 电场1 电荷1 电荷2 电场2

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度电场是什么？

第7章 真空中的静电场

场和实物(由基本粒子组成的)一样，具有能 量、动量和质量，是物质存在的两种基本形式。 场

实物

物 质

场和实物的主要区别是： 实物独占一定的空间；

场总是弥漫在一定的空间内，具有可叠加性。3

武汉理工大学,大学物理上,教育出版社,课件资料

7.2 电场 电场强度

第7章 真空中的静电场

静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场。静电场的基本性质： (1) (2) 对位于其中的带电体有力的作用—— 电场力。 当带电体在电场中移动时，电场