基于matlab的電磁場圖示化教學_第1頁
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文檔簡介

1、目錄摘要....................................................................1關(guān)鍵詞....................................................................1AbstractAbstract...........................................................

2、.......1KeyKeyWdsWds.................................................................1引言......................................................................21Matlab的圖示化技術(shù)................................................

3、......21.1幾個常用的繪圖指令....................................................21.2具有兩個縱坐標標度的圖形..............................................21.3三維曲線..............................................................32Matlab在靜電場圖示化中的

4、應用............................................32.1基本原理..............................................................32.2等量同號點電荷的電場線的繪制..........................................42.3靜電場中的導體.................................

5、.......................63Matlab在恒定磁場圖示化中的應用..........................................63.1電偶極子電磁場的Matlab圖示與應用.....................................63.2兩根載流長直導線在電磁場中的Matlab圖示...............................83.3運動的帶電粒子在均勻電磁場中

6、的Matlab圖示.............................93.4電磁波的Matlab圖示..................................................114Matlab在時變電磁場仿真分析中的應用.....................................124.1Matlab圖示化分析均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播.........................1

7、24.2Matlab圖示化分析矩形波導的場量分布...................................145結(jié)語...................................................................19致謝.....................................................................19參考文獻..........

8、.......................................................202引言在工科物理教學中,物理實驗極其重要,一般院校都將其列為一門單獨的課程,它擔負著學生的基本實驗技能訓練的任務,通過一系列的實驗、學習,學生可在一定程度上掌握前人對一些物理量的典型測量方法和實驗技術(shù),并在以后的實驗工作中有所借鑒,能夠在這些基礎上有所創(chuàng)新。物理實驗需要有相應的配套設備及實驗環(huán)境。一方面,一些實驗設備比較復雜

9、并且昂貴,限制了實驗的普及應用;另一方面,有些實驗環(huán)境是很難滿足的,甚至根本不能滿足;另外,有些實驗是不能直接觀察的,或者只能觀察到實驗對象的局部,如電場、磁場、力場中的分布問題等。鑒于上面的原因,物理仿真實驗已引起了大家的關(guān)注,出現(xiàn)了一些軟件,但很多是基于Flash、Photoshop、3DStudioMAX之類的圖形圖像軟件制作這些軟件可以制作逼真的實驗環(huán)境和生動的實驗過程動畫,還可以制作出實際實驗所無法達到的效果。但這類軟件本身是

10、制作動畫卡通的,對物理實驗規(guī)律和過程很少涉及,很難做到真正的交互使用,開發(fā)也很困難。因此,在工科物理實驗教學中應用很少。Matlab是美國MathWks公司開發(fā)的一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件它是一種以矩陣運算為基礎的交互式程序語言,其應用范圍涵蓋了當今幾乎所有的工業(yè)應用與科學研究領域,集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體其豐富的庫函數(shù)和各種專用工具箱,將使用者從繁瑣的底層編程中解放出來。此外,Matlab更強大的功能還表現(xiàn)

11、在其有大量的工具箱(Toolbox),如:控制系統(tǒng)、數(shù)值模擬、信號處理及偏微分方程等工具箱。因此,Matlab已成為美國和其它發(fā)達國家大學教育和科學研究中必不可少的工具。Matlab具有豐富的計算功能和科學計算數(shù)據(jù)的可視化能力,特別是應用偏微分方程工具箱在大學物理電磁學等各類物理場的數(shù)值仿真中具有無比的優(yōu)勢。下文是在電磁學方面,利用Matlab軟件編程進行大學物理教學的典型案例。1Matlab的圖示化技術(shù)Matlab是MathWks公司

12、研發(fā)的一款主要用于科學與工程計算的軟件工具具有強大的矩陣運算、數(shù)據(jù)處理和圖形顯示功能。Matlab擁有大量簡單、靈活、易用的二維、三維圖形函數(shù)以及豐富的圖形表現(xiàn)能力為各種科技專業(yè)圖形的繪制帶來了方便。1.1幾個常用的繪圖指令plot函數(shù):用來繪制線形圖形。plot(y)當y是實向量時,以該向量元素的下標為橫坐標,元素值為縱坐標畫出一條連續(xù)曲線,這實際上是繪制折線圖。plot(xy)其中x和y為長度相同的向量,分別用于存儲x坐標和y坐標數(shù)

13、據(jù)。plot(xys)。contour函數(shù):用來繪制等高線圖形。ezplot函數(shù):對于顯式函數(shù)f=f(x),在默認范圍[2πx2π]上繪制函數(shù)f(x)的圖形;對于隱式函數(shù)f=f(xy),在默認的平面區(qū)域[2πx2π2πy2π]上繪制函數(shù)f(xy)的圖形。1.2具有兩個縱坐標標度的圖形在MATLAB中,如果需要繪制出具有不同縱坐標標度的兩個圖形,可以使用plotyy繪圖函數(shù)。調(diào)用格式為:plotyy(x1y1x2y2)其中x1y1對應一條

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