MATLAB在电磁学中的应用【毕业设计】

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1、本科毕业设计（20届）MATLAB在电磁学中的应用【摘要】：MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境21，在电磁学的学习中引入MATLAB，对于电磁学实验现象可以利用它的可视化功能进行计算机模拟。既可以解决具体实验的复杂操作，又能够更直观清晰地展现实验现象。【关键词】：MATLAB;电磁学;模拟.【ABSTRACT】：MATLABisamatrixlaboratory(MatrixLaboratory)forshort.Itusedforalgorith

2、mdevelopment,datavisualization,dataanalysisandnumericalcalculationoftheseniortechnicalcomputinglanguageandinteractiveenvironment.Inthestudyofelectromagnetism,weIntroductionintoMATLAB,forElectromagneticExperimentPhenomenacanuseitscomputersimulationvisualization.Cansolvebothcomplexa

3、ndspecificexperimentoperations,andtomoreclearlyshowtheexperimentalresultsdirectly【KEYWORDS】:MATLAB;electromagnetism;Simulation.目　录目　录V211电磁学简介11.1概述11.1.1电流的磁效应和变化磁场的电效应11.1.2麦克斯韦方程11.2电磁场问题计算方法11.2.1解析法11.2.2数值法21.2.3有限差分法21.2.4有限单元法21.3电磁学实验22MATLAB简介52.1概述52.2工具优势52.3工具特点52.4常用

4、工具箱63电磁学问题中MATLAB的应用63.1论述63.2电磁学中引入MATLAB的优势63.3MATLAB数据的输入73.4数值的计算73.5图形的绘制73.6有限分差法73.7平面上的二重积分问题103.8沿直线积分求解124MATLAB在电磁实验中的应用154.1MATLAB应用于实验154.2实例分析154.2.1测磁场的磁感应强度154.2.2热电偶的定标实验数据的处理174.2.3电磁场辐射仿真184.2.4单相桥整流电路实验模拟20参考文献23附录25引言作为物理学类专业的重要基础课程之一的电磁场与电磁波理论，具有其独特的特点：一是理论性强

5、，电磁场方面的问题求解的复杂程度是由于课程中涉及许多高21等数学方面的计算，特别是需要应用微分方程和矢量分析方面的知识，且问题求解繁琐；二是抽象的理论模型，关于电磁理论的理论模型只能通过仪器测量得到单纯的数据结果或者进行抽象的想象，而抽象的想象不仅无法展现给他人来进行沟通交流，再加上电磁场与电磁波不可见、不可触摸，各种电磁场与电磁波现象的复杂的空间分布，给抽象的想象又造成很大困难；三是电磁波是动态的，电磁场相互激发的过程产生了电磁波。所以可以理解电磁波在空间的传播每时每刻的位置和状态都在发生变化，虽然可以通过麦克斯韦方程和边界条件来定量描述。但是此种定量的

6、描述过于抽象难以深刻理解以及记忆。传统的电磁场与电磁波课堂理论教学方式偏重理论教学，而忽视实验教学，学过该门课程后感到学过的理论知识不能够深刻记忆，而MATLAB软件由于其具有丰富的计算功能和科学计算数据的可视化能力，它可以将数据以多种图形形式加以表现。我们将其引入电磁场与电磁波的课堂教学中，模拟设计各种电磁波波导结构和自由空间电磁波的辐射装置，并能动态模拟电磁波的传播和辐射特性。利用MATLAB来设计电磁仿真实验，把理论教学和仿真实验有效结合起来，加深对理论学习的理解。目前MATLAB语言流行很广泛，它在一定意义上来说，相当于一台计算器，但是他具备很多的

7、多媒体功能。它可以用和通常的笔算式相仿的烦琐计算从而使科学计算和编程的效率大大提高，比如：算式完成复数、矩阵、和元素群的计算等等。并能表现复杂的图形、图像、声音、动画，从而使科学计算和编程的效率大大提高。在目前的电磁场与电磁波学习研究过程中，最多的还是采用实际实验操作的方式，随着MATLAB语言的逐步发展，MATLAB应用到电磁学中进行仿真实验，可以解决实验设备复杂、昂贵，限制实验的普及和应用；实验环境难以满足；实验现象无法直接观察等问题。MATLAB能是计算数据可视化，具有的计算功能丰富。在电磁学中的电磁场的数值仿真中具优势非常明显，如使用方便，价格低廉

8、等。采用MATLAB技术的仿真平台不但具有传统的硬件实验所不具备的