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1、Matlab模拟平面电磁波传播【摘要】电磁场的概念抽象和理论性强,将MATLAB应用到电磁场学习中,将抽象的场可视化,可以较好地改进学习效果。本文探讨了用MATLAB模拟平面电磁波的传播,，详细介绍了其数学建模过程和MATLAB程序代码。【关键词】电磁波；Matlab；仿真磁场是普通物理电磁学中最基本和最重要的内容。对工科学生来说，只有1引言学好这部分内容才能理解电磁场理论MATLAB（矩阵实验室）是MATrix的基本概念和基本定理，为深入学习LABoratory的缩写，是一款由美国The电磁技术打下扎实的基础。场是自然MathWorks公司出品的商业数学软件。界最基本
2、的物质形态之一，它不同于MATLAB是一种用于算法开发、数据可实物粒子的一个重要特征是它弥漫在视化、数据分析以及数值计算的高级整个空间，描述场的物理量是空间的技术计算语言和交互式环境。除了矩分布。但目前普通物理教材所涉及问阵运算、绘制函数/数据图像等常用功题的结果大多是通过解析方法得到的，能外，MATLAB还可以用来创建用户界而解析方法只能给出电磁场量在一些面及与调用其它语言（包括特殊位置，如某一特殊点或某一特殊C,C++,Java,Python和FORTRAN）编写直线上的分布。这些结果制约了学生的程序。MATLAB广泛应用于汽车主动对电磁场整体和直观的认识，妨碍了安
3、全系统、行星际宇宙飞船、健康监学生对概念和定理的理解，所以直观控设备、智能电网和LTE蜂窝网络。和形象地给出场量的二维或三维空间它也可以用于机器学习、信号处理、分布是十分必要的。本文以平面电磁图像处理、计算机视觉、通讯、计算波在空间中的传播为例，利用Matlab金融学、控制设计、机器人学等等。软件，用数值方法计算了电磁波传播，使用Matlab可以快速解决学习中出现并利用Matlab的绘图功能给出其平面的计算问题，大幅提高学习效率。电磁波传播示意图。2.2用Matlab模拟平面电磁波的传2应用实例播2.1Matlab在电磁学中的应用设电磁波沿x轴方向传播，在与x电磁场的理
4、论和方法在现代工程轴垂直的平面上，其电磁场强度各点技术中得到了广泛应用。静电场、静具有相同的振幅和振动方向，即E和H-1-只与x有关，而与y和z无关，这种本科生必修的一门专业基础课，课程电磁波就是均匀平面电磁波。假设电涵盖的内容是物理基础知识的重要组磁波沿着X轴正向传播，电场具有Z成部分。在学习过程中，普遍反映该方向的分量Ez，磁场具有Y方向上的门课程比较抽象，包含了大量的数学分量Hy。由于程序中的电场分量与磁公式推导，很多概念难以理解。无论场分量均与两个参数-时间和坐标有是电磁场还是电磁波，都是看不到、关，因此为了使两个参数的变化对电摸不着的，教师难讲、学生难懂是当磁
5、场分量值的影响产生明显改变，将前该门课程教学中普遍存在的现象。时间的单位设为纳秒。反映电磁场性本文介绍了用Matlab描绘平面电磁波质的其他参数均设为常数，即自由空在空间中的传播，使电磁场可视化，间中的值。使学生对场物理量有了更加整体和形象的认识，电磁波的传播已经超出了自由空间中的磁导率?0=4?×学生的想象能力，使用Matlab使它更10−7V·s/(A·m)加形象化。自由空间中的电介质常数?0=1×10−9参考文献F/m36??01https://zh.wikipedia.org/wiki/MATLAB自由空间中的波阻抗?0=()2Ω?0https://cn.mat
6、hworks.com/products/mat8lab.html电磁波的频率f=1×10Hz[1]唐军杰等.Matlab在电磁场可视化教学中的应用.北京.中国石油大学理学院,2012[2]张霞萍.MATLAB8.X程序设计及典型应用.西安.西安电子科技大学出版社，2014.7[3]李丽芬等.基于Matlab的均匀平面电磁波的仿真。北京.现代电子技术，2013.11图1.平面电磁波传播示意图3总结“电磁场与电磁波”是物理专业-2-frame=getframe(1);%获取当前图像Matlab代码im=frame2im(frame);[imind,cm]=rgb2ind(i
7、m,500);%格式clear转换closeallift==0;u0=4*pi*1e-7;%自由空间中imwrite(imind,cm,gifname,'gif');%的磁导率创建一个gif文件e0=1e-9/(36*pi);%自由空间中的else电介质常数imwrite(imind,cm,gifname,'gif','Z0=(u0/e0)^0.5;%自由空间中的WriteMode','append','DelayTime',0.1);波阻抗%向gif文件中添加一张图片f=1e8;%电磁波的频率endw=2*pi*f;%endk=w*(u
