電磁波電磁場實驗二

1、實驗二實驗名稱時間地點圓環(huán)電流的磁場分布2014-6-5一、實驗?zāi)康募耙?. 掌握載流回路周圍空間的磁場分布；2. 掌握利用Matlab仿真分析磁場分布。二、實驗環(huán)境PC機 MATLAB軟件三、實驗內(nèi)容及實驗步驟（實踐內(nèi)容、設(shè)計思想與實現(xiàn)步驟） 實驗原理：畢奧薩伐爾定律可表述為：載流回路的任一電流元Idl，在空間任一點P處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度dB可表示為其中，r是電流元Idl到場點P的徑矢，I為電流。可以看出，dB的方向垂直于Idl與r所在的平面，其指向遵守右手螺旋法則。dB的大小為 利用疊加原理，對上式積分，便可求得任意形狀的載流導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度，即 半徑為a的環(huán)形載流回路周圍空間的磁

2、場分布設(shè)載流圓環(huán)中流過的電流為I，則圓環(huán)在空間任意一點P(x,y,z)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度矢量為由于r2=x2+ y2+ z2則R2=a2+ r2-2arcos = a2+ r2-2a = a2+ r2-2a(xcos+ysin) = a2+ x2+ y2+ z2-2axcos-2aysin =(x - acos)2+(y - asin)2+ z2得由可求出磁感應(yīng)強度矢量在x,y,z方向的分量分別為實驗內(nèi)容：根據(jù)實驗原理的分析，利用Matlab強大的繪圖功能畫出環(huán)形載流回路周圍空間的磁場分布。（1） 二維磁力線圖（半徑為a的環(huán)形載流回路）（2） 三維磁力線圖四、調(diào)試過程及實驗結(jié)果（詳細(xì)記錄實驗在調(diào)

3、試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法。記錄實驗的結(jié)果）（1）二維磁力線（半徑為a的環(huán)形載流回路）clearI=input(請輸入電流I=);a=1;y=linspace(-5,5,100);theta=linspace(0,2*pi,50);u0=4*pi*1e-7;k=I*u0/4/pi;Y,Z,Theta=meshgrid(y,y,theta);r=sqrt(a*cos(Theta).2+Z.2+(Y-a*sin(Theta).2);dBy=a*Z.*sin(Theta)./(r.3);By=k*trapz(dBy,3);dBz=a*(a-Y.*sin(Theta)./(r.3);Bz=k*tra

4、pz(dBz,3);BSY,BSZ=meshgrid(0:0.1:0.7,0);h1=streamline(Y(:,:,1),Z(:,:,1),By,Bz,BSY,BSZ,0.2,500)h2=copyobj(h1,gca)rotate(h2,1,0,0,180,0,0,0);h3=copyobj(allchild(gca),gca);rotate(h3,0,1,0,180,0,0,0);title(磁場的二維圖);（2）三維磁力線clear all;figure(1)a=0.3;y=-1:0.04:1;the=0:pi/20:2*pi;i=1;u0=4*pi*1e-7;k0=i*u0/4/p

5、i;Y,Z,T=meshgrid(y,y,the);r=sqrt(a*cos(T).2+Z.2+(Y-a*sin(T).2);r3=r.3;dby=a*Z.*sin(T)./r3;by=k0*trapz(dby,3);dbz=a*(a-Y.*sin(T)./r3;bz=k0*trapz(dbz,3);for kk=1:4bSY,bSZ=meshgrid(0.2+kk*0.02,0);streamline(Y(:,:,1),Z(:,:,1),by,bz,bSY,bSZ,0.02/(kk+1),4500);streamline(-Y(:,:,1),Z(:,:,1),-by,bz,-bSY,bSZ,

6、0.02/(kk+1),4500);endX,Y,Z=meshgrid(-0.5:0.04:0.5);r2=X.2+Y.2+Z.2;for k=1:81phi=k0*(k-1);costh=cos(phi);sinth=sin(phi);R3=(r2+a2-2*a*(X*costh+Y*sinth).(3/2);Bx0(:,:,:,k)=a*Z*costh./R3;By0(:,:,:,k)=a*Z*sinth./R3;Bz0(:,:,:,k)=a*(a-X*costh-Y*sinth)./R3;endBx=pi/40*trapz(Bx0,4);By=pi/40*trapz(By0,4);Bz=pi/40*trapz(Bz0,4);subplot(122);v=-0.2,-0.1,0,0.1,0.2;Vx,Vy,Vz=meshgrid(v,v,0);plot3(Vx(:),Vy(:),Vz(:),r*);streamline(X,Y,Z,Bx,By,Bz,Vx,Vy,Vz,0.01,2000);hold onaxis(-0.5,0.5,-0.5,0.5,-0.5,0.5);view(-35,45);box on;title(磁場的三維圖,fon