1、哈理工大學課程作業(yè)說明書哈 爾 濱 理 工 大 學課 程 作 業(yè) 說 明 書題目：MATLAB仿真與應用(4)電子信息工程學院（系）： 電信學院 年級專業(yè)： 14電子信息工程 學 號： 學生姓名： 黃百科 授課教師： 王玉龍 教師職稱： 講師 哈理工大學課程作業(yè)（論文）任務書院（系）： 電信學院 基層教學單位： 電子信息工程 學 號7學生姓名黃百科專業(yè)（班級）電信14-2設計題目1、 電磁場與電磁波例題2-1、2-3、2-4、2-6、2-7、2-8、2-9、2-14、2-15、2-17；3-1、3-4、3-8、3-9、3-11（舉例計算并畫出有效的二維圖像和三維空間投影）。2、 舉例計算：設計

2、具體的環(huán)境，查找有效的數(shù)據(jù)參數(shù)，實現(xiàn)理論公式向數(shù)據(jù)、圖像展示的轉變。3、 要求上交完成的任務文件和依照模板完成任務報告（獨立完成）。技術參數(shù)1電磁場與電磁波2 MATLAB仿真及電子信息應用 設 計 要 求1、 獨立完成仿真內容以及任務報告；2、 利用MATLAB仿真電磁場的相關理論； 工 作 量5個工作日左右每個工作日1到3小時 工 作 計 劃五個工作日完成參考資料1. MATLAB仿真與應用 2. 電磁場與電磁波 3. 高等數(shù)學指導教師簽字基層教學單位主任簽字2016年4月 14 日2哈爾濱理工大學MATLAB課程大論文目 錄第1章 靜電場21.1 電場強度21.1.1 一個半徑為a的均勻

3、帶電圓環(huán)，求軸線上的電場強度。21.2 高斯定理31.2.1 已知半徑為a的球內外的電場強度，求電荷分布。31.3 靜電場的旋度與電位41.3.1 平面上半徑為a圓心在坐標原點的帶電圓盤，面密度為ps，求z軸上的電位。41.3.2 若半徑為a的導體球面的電位為Uo，球外無電荷，求空間點位。51.4 電介質中的場方程71.4.1 一個半徑為a的均勻極化介質球，極化強度是Po，求極化電荷分布及介質球的電偶極矩。71.4.2 一個半徑為a的導體球，帶電量為Q，在導體球外套有外半徑為b的同心介質球，殼外是空氣。求空間任意一點的，以及束縛電荷密度。81.5 靜電場的邊界條件101.5.1 同心球電容器的

4、內導體半徑為a，外導體半徑為b，其間填充介質，求電位移矢量和電場強度。101.6 能量密度111.6.1 若一同軸線內導體的半徑為a，外導體的半徑為b，之間填充介質，求電位長度的電場能量。111.7 電場力131.7.1 若平板電容器極板面積為A，間距為x，電極之間的電壓為U，求極板間的作用力。131.7.2 空氣中有一個半徑為a的導體球均勻帶電，電荷總量為Q，求導體球面上的電荷單位面積受到的電場力。14第2章 恒定電流的電場和磁場162.1 恒定電流場162.1.1 設同軸線的內導體半徑為a，外導體的內半徑為b，內外導體間填充電導率為d的導電媒質，求同軸線單位長度的漏電導。162.1.2 求

5、一條形狀均勻，但電導率非均勻的導線的電阻。設導線的橫截面為A，長度為L,電導率沿長度方向的分布為d.16syms x;16d0=6.4*10-816r=2;L=10;16A=pi*r2;16R=int(1/(A*d0*(1+(x2/L2),x,0,L)162.2 磁感應強度162.2.1 求載流的圓形導線回路在圓心處的磁感應強度。162.3 恒定磁場182.3.1 半徑為a的無限長直導線，載有電流I,計算導體內外的磁感應強度。182.4 矢量磁位19第1章 靜電場1.1 電場強度1.1.1 一個半徑為a的均勻帶電圓環(huán)，求軸線上的電場強度。解答過程：a=5; p=500; e0=8.854*10

6、-12;E= (a*p)/ (2*e0).*(z. / (a2*+z. 2). 1.5)Plot (z, E)1.2 高斯定理1.2.1 已知半徑為a的球內外的電場強度，求電荷分布。解答過程：a=10;e0=8.854*10-12;E=2;r1=0:1:a;p1=e0*E*15*(a2-r2.2)/2*a2;r2=a:1:20;p2=0*r2plot(r1,p1,r2,p2)1.3 靜電場的旋度與電位1.3.1 平面上半徑為a圓心在坐標原點的帶電圓盤，面密度為ps，求z軸上的電位。解答過程：e0=8.854*10-12;a=10;p=40;z=-50:1:50;q=(p/(2*e0)*(a2+

7、z.2).0.5-abs(z);plot(z,q)1.3.2 若半徑為a的導體球面的電位為Uo，球外無電荷，求空間點位。解答過程：a=5;U=10;r=0:1:50;p=(a*U)./r;plot(r,p)1.4 電介質中的場方程1.4.1 一個半徑為a的均勻極化介質球，極化強度是Po，求極化電荷分布及介質球的電偶極矩。解答過程：r1=0:0.1:5P0=1;rowp=0*r1;theta=0:0.1:2*pi;rowsp=P0*cos(theta);plot(r1,rowp)hold onplot (theta,rowsp)p=4*pi*a3*P0/31.4.2 一個半徑為a的導體球，帶電量

8、為Q，在導體球外套有外半徑為b的同心介質球，殼外是空氣。求空間任意一點的，以及束縛電荷密度。解答過程：a=5;Q=50;b=10;e0=8.854*10-12;r1=5:0.5:10;D1=Q./(4*pi*r1.2);E1=D1/e0;P1=D1-e0*E1;r2=10:0.5:15;D2=Q./(4*pi*r1.2);E2=D2/e0;P2=D2-e0*E2;subplot(2,3,1)plot(r1,D1)xlabel(arb);ylabel(D);subplot(2,3,2)plot(r1,E1)xlabel(arb);ylabel(E);subplot(2,3,3)plot(r1,P

9、1)xlabel(arb);ylabel(P);subplot(2,3,4)plot(r2,D2)xlabel(br);ylabel(D);subplot(2,3,5)plot(r2,E2)xlabel(br);ylabel(E);subplot(2,3,6)plot(r2,P2)xlabel(br);ylabel(P);1.5 靜電場的邊界條件1.5.1 同心球電容器的內導體半徑為a，外導體半徑為b，其間填充介質，求電位移矢量和電場強度。解答過程：a=5;b=10;e1=8.845*10-12;e2=6.654*10-12;q=50;r=a:0.5:b;D1=(e1*q)./(2*pi*(e

10、1+e2)*r.2);D2=(e2*q)./(2*pi*(e1+e2)*r.2);plot(r,D1,r,D2)legend(D1,D2)xlabel(r);ylabel(D)1.6 能量密度1.6.1 若一同軸線內導體的半徑為a，外導體的半徑為b，之間填充介質，求電位長度的電場能量。解答過程：a=5;b=10;e=8.854*10-12;U=10;r=a:0.5:b;E=U./(r*log10(b/a)W=pi*e*U2/log10(b/a)plot(r,E)1.7 電場力1.7.1 若平板電容器極板面積為A，間距為x，電極之間的電壓為U，求極板間的作用力。解答過程：A=50;U=20;e=

11、8.854*10-12;x=1:1:10;F=-(U2*A)./(2*x.2)plot(x,F)1.7.2 空氣中有一個半徑為a的導體球均勻帶電，電荷總量為Q，求導體球面上的電荷單位面積受到的電場力。解答過程：Q=4*106;e0=8.854*10-12;a=(1:1:10);f=Q2./32*pi2*e0*a.4plot(a,f)20第2章 恒定電流的電場和磁場2.1 恒定電流場2.1.1 設同軸線的內導體半徑為a，外導體的內半徑為b，內外導體間填充電導率為d的導電媒質，求同軸線單位長度的漏電導。 a=5;b=10;d=6.854*10-10;G=2*pi*d/log10(b/a)2.1.2

12、 求一條形狀均勻，但電導率非均勻的導線的電阻。設導線的橫截面為A，長度為L,電導率沿長度方向的分布為d. syms x;d0=6.4*10-8r=2;L=10;A=pi*r2;R=int(1/(A*d0*(1+(x2/L2),x,0,L)2.2 磁感應強度2.2.1 求載流的圓形導線回路在圓心處的磁感應強度。解答過程：u0=5,I=4;a=1:1:10B=u0*I./(2.*a)plot(a,B)2.3 恒定磁場2.3.1 半徑為a的無限長直導線，載有電流I,計算導體內外的磁感應強度。解答過程：a=5,I=10;u0=6.4*10-8;r1=0:0.01:5;B1=(u0*I.*r1)./(2

13、*pi*a2);r2=5:0.01:10;B2=(u0*I)./(2*pi*r2);plot(r1,B1,r2,B2)2.4 矢量磁位2.4.1用磁矢位重新計算載流直導線的磁場。解答過程：u0=8*pi*10-6;a=5;I=10;r1=0:0.1:a;r2=a:0.1:10;B1=(u0*I.*r1)./(2*pi*a2);B2=(u0*I)./(2*pi.*r2);plot(r1,B1,r2,B2)總結：學習了MATLAB這門課程，我了解該軟件的基本功能，也知道了該軟件在我們生活中的重 要地位。隨著社會的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，計算機的普及，它也被應用在越來越多 的方面。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學、工程中常用的形式十分 相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，MATLAB 的最突出的特點就是簡潔。 MATLAB的功能是非常強大的，MATLAB不僅有強大的運算功能，