《电磁场与电磁波》仿真实验
2016年11月
《电磁场与电磁波》仿真实验介绍
《电磁场与电磁波》课程属于电子信息工程专业基础课之一，仿真实验主要目的在于使学生更加深刻的理解电磁场理论的基本数学分析过程，通过仿真环节将课程中所学习到的理论加以应用。受目前实验室设备条件的限制，目前主要利用MATLAB 仿真软件进行，通过仿真将理论分析与实际编程仿真相结合，以理论指导实践，提高学生的分析问题、解决问题等能力以及通过有目的的选择完成实验或示教项目，使学生进一步巩固理论基本知识，建立电磁场与电磁波理论完整的概念。
本课程仿真实验包含五个内容：
一、电磁场仿真软件——Matlab的使用入门
二、单电荷的场分布
三、点电荷电场线的图像
四、线电荷产生的电位
五、有限差分法处理电磁场问题
目录
一、电磁场仿真软件——Matlab的使用入门 (4)
二、单电荷的场分布 (10)
三、点电荷电场线的图像 (12)
四、线电荷产生的电位 (14)
五、有限差分法处理电磁场问题 (17)
实验一电磁场仿真软件——Matlab的使用入门
一、实验目的
1. 掌握Matlab仿真的基本流程与步骤；
2. 掌握Matlab中帮助命令的使用。
二、实验原理
（一）MATLAB运算
1.算术运算
(1)．基本算术运算
MATLAB的基本算术运算有：＋(加)、－(减)、*(乘)、/(右除)、\(左除)、
^(乘方)。
注意，运算是在矩阵意义下进行的，单个数据的算术运算只是一种特例。
(2)．点运算
在MATLAB中，有一种特殊的运算，因为其运算符是在有关算术运算符前面加点，所以叫点运算。点运算符有.*、./、.\和.^。两矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。
例1：用简短命令计算并绘制在0≤x≦6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。
程序：x=linspace(0,6)
y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;
plot(x,y1,x, y2,x, y3)
（二）几个绘图命令
1. doc命令：显示在线帮助主题
调用格式：doc 函数名
例如：doc plot，则调用在线帮助，显示plot函数的使用方法。
2. plot函数：用来绘制线形图形
plot(y),当y是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。
plot(x,y),其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。plot(x,y,s)
contour函数：用来绘制等高线图形
ezplot函数:对于显式函数f=f(x),在默认范围[-2π 对于隐式函数f=f(x,y)，在默认的平面区域[-2π 3．具有两个纵坐标标度的图形 在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图函数。调用格式为： plotyy(x1,y1,x2,y2) 其中x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。 4．三维曲线 plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为： plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n) 其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z 是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。 5.legend命令：为绘制的图形加上图例 调用格式：legend('string1','string2',...) 例如：legend('电信161班','学号：05401111','张三','Location','best'); 6.xlabel命令：给X轴加标题 调用格式：xlabel('string') 例如：xlabel('x'); 三、实验内容 1. 在命令窗口中运行一个加法程序； 2. 在命令窗口中练习帮助命令（doc命令）的使用。 3. 建立第一个M文件，并运行，观察并保存运行结果。 四、实验步骤 1.在命令窗口中运行一个加法程序 （1）点击桌面上matlab7.0快捷方式图标，如图1.1所示，启动该软件。 图1.1 matlab7.0快捷方式图标 （2）在打开的界面右方，是命令窗口（Command Windows），如图1.2所示，在闪动光标处可以写入命令； 图1.2 Matlab的命令窗口 （3）在光标处写入如图1.3所示的命令（注意：前两个语句后面有分号，最后一个语句没有分号）；按回车键，则得到运行结果为50，如图1.4所示。 公元2016年【丙申猴年】日历 2016年1月2016年2月2016年3月 日一二三四五六日一二三四五六日一二三四五六 1212345612345元旦节廿三小年廿四廿五立春廿七廿八廿三廿四廿五廿六惊蛰3456789789101112136789101112廿四廿五廿六小寒廿八廿九三十除夕春节初二初三初四初五初六廿八廿九妇女节2月小初二初三植树节101112131415161415161718192013141516171819 12月小初二初三初四初五初六初七情人节初八初九初十十一雨水十三初五初六初七初八初九初十十一171819202122232122232425262720212223242526腊八节初九初十大寒十二十三十四十四元宵节十六十七十八十九二十春分十三十四十五十六十七十八2425262728293028292728293031 十五十六十七十八十九二十廿一廿一廿二十九二十廿一廿二廿三 31 廿二 2016年4月2016年5月2016年6月 日一二三四五六日一二三四五六日一二三四五六 1212345671234 廿四廿五劳动节廿六廿七青年节立夏三十4月小儿童节廿七廿八廿九3456789891011121314567891011廿六清明节廿八廿九3月大初二初三母亲节初三初四初五初六初七初八芒种初二初三初四端午节初六初七101112131415161516171819202112131415161718初四初五初六初七初八初九初十初九初十十一十二十三小满十五初八初九初十十一十二十三十四171819202122232223242526272819202122232425十一十二谷雨十四十五十六十七十六十七十八十九二十廿一廿二父亲节十六夏至十八十九二十廿一242526272829302930312627282930 十八十九二十廿一廿二廿三廿四廿三廿四廿五廿二廿三廿四廿五廿六 2016年7月2016年8月2016年9月 日一二三四五六日一二三四五六日一二三四五六 12123456123建党节廿八建军节三十7月小初二初三初四8月大初二初三34567897891011121345678910廿九6月大初二初三小暑初五初六立秋初六七夕节初八初九初十十一初四初五初六白露初八初九教师节101112131415161415161718192011121314151617初七初八初九初十十一十二十三十二十三十四中元节十六十七十八十一十二十三十四中秋节十六十七171819202122232122232425262718192021222324十四十五十六十七十八大暑二十十九二十处暑廿二廿三廿四廿五十八十九二十廿一秋分廿三廿四2425262728293028293031252627282930 廿一廿二廿三廿四廿五廿六廿七廿六廿七廿八廿九廿五廿六廿七廿八廿九三十 31 廿八 2016年10月2016年11月2016年12月 日一二三四五六日一二三四五六日一二三四五六 112345123 国庆节初二初三初四初五初六初三初四初五2345678678910111245678910国庆节国庆节初四初五初六初七寒露初七立冬初九初十十一十二十三初六初七大雪初九初十十一十二91011121314151314151617181911121314151617重阳节初十十一十二十三十四十五十四十五十六十七十八十九二十十三十四十五十六十七十八十九161718192021222021222324252618192021222324十六十七十八十九二十廿一廿二廿一廿二小雪廿四廿五廿六廿七二十廿一廿二冬至廿四廿五廿六232425262728292728293025262728293031霜降廿四廿五廿六廿七廿八廿九廿八廿九11月大初二圣诞节廿八廿九三十12月大初二初三3031 三十10月小 日一二三四五六 1 2 元旦节廿三 3 4 5 6 7 8 9 廿四廿五廿六小寒廿八廿九三十 10 11 12 13 14 15 16 12月小初二初三初四初五初六初七 17 18 19 20 21 22 23 腊八节初九初十大寒十二十三十四 24 25 26 27 28 29 30 十五十六十七十八十九二十廿一 31 廿二 2016年02月【丙申猴年】 日一二三四五六 1 2 3 4 5 6 小年廿四廿五立春廿七廿八 7 8 9 10 11 12 13 除夕春节初二初三初四初五初六14 15 16 17 18 19 20 情人节初八初九初十十一雨水十三 21 22 23 24 25 26 27 十四元宵节十六十七十八十九二十28 29 廿一廿二 2016年03月【丙申猴年】 日一二三四五六 1 2 3 4 5 廿三廿四廿五廿六惊蛰 6 7 8 9 10 11 12 廿八廿九妇女节2月小初二初三植树节13 14 15 16 17 18 19 初五初六初七初八初九初十十一20 21 22 23 24 25 26 春分十三十四十五十六十七十八27 28 29 30 31 十九二十廿一廿二廿三 2016年04月【丙申猴年】 日一二三四五六 1 2 廿四廿五3 4 5 6 7 8 9 廿六清明节廿八廿九3月大初二初三10 11 12 13 14 15 16 初四初五初六初七初八初九初十17 18 19 20 21 22 23 十一十二谷雨十四十五十六十七 24 25 26 27 28 29 30 十八十九二十廿一廿二廿三廿四 2016年05月【丙申猴年】 日一二三四五六 1 2 3 4 5 6 7 劳动节廿六廿七青年节立夏三十4月小 8 9 10 11 12 13 14 母亲节初三初四初五初六初七初八 星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日 1元旦2廿三3廿四 4廿五5廿六6小寒7廿八8廿九9三十10初一 11初二12初三13初四14初五15初六16初七17腊八节18初九19初十20大寒21十二22十三23十四24十五 25十六26十七27十八28十九29二十30廿一31廿二 星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日1祭灶节2湿地日3廿五4立春5廿七6廿八7除夕 8春节9初二10初三11初四12初五13初六14情人节 15初八16初九17初十18十一19雨水20十三21十四 22元宵节23十六24十七25十八26十九27二十28廿一 2016年3月 星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日29廿二1廿三2廿四3廿五4廿六5惊蛰6廿八 7廿九8妇女节9初一10龙头节11初三12植树节13初五 14初六15消费者... 16初八17初九18初十19十一20春分 21十三22十四23十五24十六25十七26十八27十九 28二十29廿一30廿二31廿三 2016年4月 星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日 1愚人节2廿五3廿六 4清明5廿八6廿九7初一8初二9初三10初四 11初五12初六13初七14初八15初九16初十17十一 18十二19谷雨20十四21十五22地球日23十七24十八 25十九26二十27廿一28廿二29廿三30廿四1劳动节 2016年5月 星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日2廿六3廿七4五四青... 5立夏6三十7初一8母亲节 9初三10初四11初五12护士节13初七14初八15初九 16初十17十一18博物馆日19十三20小满21十五22十六 23十七24十八25十九26二十27廿一28廿二29廿三 30廿四31廿五2016年日历表(完美修正A4打印版)
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