电磁场大作业

电磁场大作业实验报告

一、实验目的

利用matlab完成平面电磁波在不同介质分界而上任意角度的入射、反射、折射仿頁•实验

二、实验要求

动态演示平面电磁波的传播情况

媒介介电常数和入射角可任意设程

考虑金属导体和空气分界而平面电磁波的入射、反射情况

三、实验原理

当正弦平而波以任意入射角向分界而斜入射时，电场强度E和磁场强度H在分界而上不仅有切线分量，而且还有法向分量。而边界条件只和切线分量有关。切线分量又和波的极化有关。

当平而波斜入射到分界而上时，入射方向与分界而的法线方向组成的而为入射而，因此入射波的电场E’和磁场H：组成的平面一左垂直于入射而,如下图所示。

可将此介质分为三段：入射前空间、介质（分界而）、岀介质空间，通过对三部分介电常数之比、导电率之比、磁导率之比的调整来任意仿真介质性质及介质层数等。苴中入射角、分界面宽度、入射场强、沿轴距离可调（取分界面z二Om）。可通过改变轴的采样点调整绘图精度，最后完成沿z 轴电场强度E （或磁场强度H）的动态表示、绘岀整个域内E的强度图。

1.电磁波斜入射到不同介质分界面上的反射和折射

如图1所示，平行极化的均匀平而波以角度8入射到良介质表而时，入射波、反射波和折射

波可用下列式子表示为

利用分界而上（z 二0）电场和磁场切向分量连续的边界条件，可得斯耐尔反射上律:

0 = 0r

和斯耐尔折射定律:

sin 0 并计算岀平行极化波的反射系数7?和折射系数Tr.

_ 〃］ COS &一〃2 COS 0"

K” = ------------------ - ------- -

〃］COS& + 〃2 COS&" T _ 2〃2cos&

77］ cos 0 + /j 2 cos 。"

类似地，可求出垂宜极化波的反射系数和折射系数：

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入射波: 反射波:

折射波: 式中,

图1・平行极化波的斜入射示意图

E + = E^(a x cos0-a z sin 〜比-加聞“皿列

F + = a

^-/fcj (Asin^+ccos^>

5 = R 曲f cos6r -a z sin 歹比一川皿匸心®

E l = T 忒g cos 歹-冬sin ey 曲

//l = U T”Em f-htgn 少+zcos&・)

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“2 COS& + 〃] COS0ff

(2) •对垂直入射情形，8H反射系数和折射系数变为

T 一 2仏

"U + 〃2

3.电磁波斜入射到良导体表而的反射

良导体的特性近似于理想导体，电磁波投射到良导体表而时，可认为发生全反射，此时,

四、实验截图

下图为垂直入射时的波形演示

折射液形1

介质1中的合成波

圆极化波及其MATLAB仿真_西电

电磁场与电磁波大作业圆极化波及其MATLAB仿真 专业：信息对抗技术班级：021231 学生姓名： 指导教师：黄丘林

一、引言 电磁波电场强度的取向和幅值随时间而变化的性质，在光学中称为偏振。如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名，其主要分类有线极化波，圆极化波和椭圆极化波。 二、原理详解 下面我们详细分析圆极化波的产生条件。 假设均匀平面电磁波沿+Z 方向传播，电场强度矢量E 频率和传播方向均相同的两个分量x E 和 y E ，电场强度矢量的表达式为 -00()(1)()y x x X y y jkz x x y y j j jkz x xm y ym E E E E e E e E e e φ φ-=+=+=+E a a a a a a 电场强度矢量的两个分量的瞬时值为 cos()(2)cos() (3) x xm x y ym y E E t kz E E t kz ωφωφ=-+=-+ 设,,0, 2 xm ym m x y E E E z π φφ==-=± = 那么式（2）式（3）变为 cos()cos() 2x m x y y y E E t E E t ωφπωφ=+=+ 消去t 得 22 ()()1y x m m E E E E += 此方程就是圆方程。电磁波的两正交电场强度分量的合成电场强度矢量E

的模和幅角分别依次为 (4)sin(t )arctan[](t ) (5)cos(t ) m x x x E E ωφαωφωφ==±+==±++ 由式（4）和式（5）可见，电磁波的合成电场强度矢量的大小不随时间变化，而其余x 轴正向夹角α将随时间变化。因此合成的电场强度矢量的矢端轨迹为圆，故称为圆极化。 三、仿真分析 下面我们用MATLAB 进行仿真分析。 假设电磁波为圆极化波，且沿+z 方向传播，则其电场强度矢量轨迹如下图一所示： x 电场强度矢量 y z 图一 而当固定位置观察圆极化波的矢端轨迹，其结果如下图二：

工程电磁场期末知识点总结

工程电磁场课程总结大作业 1. 静电场 本章研究的对象是静电场，静电场是相对于观察者静止且量值不随时间变化的电荷所产生的电场，静电场中最主要的场量是电场强度E 和标量电位?。首先是从库伦定律 1212 21204πq q R ε= ?e F 2112 =-F F 出发，注意此式适用条件：两个可视为点电荷的带电体之间的相互作用力; 且在真空中成立，真空中的介电常数 12 08.8510ε-=?F/m 。进而引入电场强度： 000 =lim q f E q → 根据此式不难推出真空中单个点电荷引起的电场强度的一般表达式： 3 0()(')4π' p q ε= --E r r r r r n 个点电荷产生的电场强度 ( 矢量叠加原理 )： 3 10() 1()4πN k k k k q ε='-='-∑r r E r r r 连续分布电荷产生的电场强度： 体电荷分布： 2 01 d 4πR V V R ρε' ' = ? E e 面电荷分布： 2 01d 4πR S S R σε' ' = ? E e 线电荷分布： 2 1d 4πR l l R τε' ' = ? E e 由上面公式可以看出，当电荷分布不具有规律时，此时求电场的分布是非常困难的，所以这个时候就要寻求一种新的求解电场的方法，根据亥姆霍兹定理可以知道，从旋度和散度的角度去求电场可以使得问题变得简单。

首先从静电场的环路定律，在静电场沿任何一条闭合路径做功为零，即：0 l Edl =?这样由Stokes’定理，静电场在任一闭合环路的环量： d ()d 0l s ?=???≡??E l E S 0??=E 此式说明了静电场中电场强度的旋度等于0，即电场力作功与路径无关,静电场是保守场，是无旋场。又根据数学知识知，标量函数的梯度的旋度等于0， φ=-?E 因此可以用一个标量函数的负梯度来表示电场强度，即静电场的标量电位或简称电位,E 就是φ的最大减小率，负号表示电场强度的方向从高电位指向低电位。又由上面推导不难看出，φ与 E 的积分关系---电位差，设P0为电位参考点，即0 P φ=，则P 点电位 为： d P P P φ=??E l d d ()()Q Q P P E l P Q φφφ?=-=-? ? 由上式可以看出，P 、Q 两点间的电位差等于电场力将单位正电荷从P 点移至Q 点所做的功，电场力使单位正电荷由高电位处移到低电位处。电位参考点是非常重要的，工程上一般取大地为参考点，理论上取无穷远为参考点。另外，也可以根据上面的计算可以得到点电荷周围的电位为： 0()4π' q C φε= +-r r r 接下来是静电场中的高斯定律，真空中的高斯定律为： 1 1 d n i S i q ε=?= ∑? E S (') ()ρε??= r E r 由于实际生活中，总存在某种介质，故为了计算当有介质存在时，对已有电场的影响，引入了电极化强度P 和D ，这样只需考虑电介质中的高斯定律即可：

期末电磁场大作业

一、问题描述 为了完成此次永磁同步电机二维静态磁场仿真分析。应用Ansoft Maxwell 12软件进行了仿真研究。 设置的三相永磁同步电机参数为：定子外径为180mm，定子内径为120mm，气隙长为0.6mm，永磁体厚度为4mm，转子内径为15mm，定子槽数为36，定子级数为4。定子绕组为双层绕组。采用整个电机为求解域。 二、仿真方法 Ansoft Maxwell 12软件，Ansoft Maxwell作为世界著名的商用低频电磁场有限元软件之一，为设计工程师们提供了精确、快速、高效的设计平台。在现代通讯系统、雷达、计算机、天线、高速PCB、集成电路、封装、连接器、光电网络、电机、开关电源、机电系统、汽车传动系统设计和复杂EMI/EMC仿真中，Ansoft领先的基于物理原型的解决方案能够快速精确地仿真和验证设计方案，电磁场、电路和系统全集成化的设计环境能够在系统设计时精确考虑细节的电磁场效应，从而确保系统性能，降低设计风险，推进创新，洞察设计内核，获得长期竞争优势。它主所基于的麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，在保证其计算的准确性和快捷性的前提下，Ansoft Maxwell不仅可以对单个电磁机结构进行数值计算，还可以对整个系统进行联合仿真。作为我国引入较早的一款电磁场有限软件，其使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航天航空、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用做出了巨大的贡献。 Ansoft公司的Maxwell是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件。包括静电场、静磁场、时变电场、时变磁场、涡流场和温度场计算等，可以用来分析点击、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁场装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。 三、具体仿真过程 （一）绘制几何模型 1.设置绘图单位 执行菜单命令Modeler/Units，选择几何模型单位为mm。 2.绘制定子槽和定子槽中的导体 1）定子槽的绘制

ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较.

期末大作业 题目：简单直流致动器 ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名：柴飞龙 学科（专业）：机械工程 学号：21225169 所在院系：机械工程学系 提交日期2013 年 1 月

1、 背景简述： ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。 本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是ansoft 软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多，界面友好。 现就对一电磁场应用实例，用ANSYS 进行仿真分析，得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。 2、 问题描述： 简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料，r μ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=r μ），匝数为2000，线圈励磁为直流电流：2A 。模型为轴对称。 3、 ANSYS 仿真操作步骤： 第一步：Main menu>preferences

第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete 第三步：设置单元行为 模拟模型的轴对称形状，选择Options（选项） 第四步：定义材料 Preprocessor>Material Props> •定义空气为1号材料(MURX = 1) •定义衔铁为2号材料(MURX = 1000) •定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)

电磁场大作业

综合研究课题 1.1873年，英国物理学家麦克斯韦出版了巨著《A Treatise on Electricity and Magnetism》,集中总结了他的电磁场理论。提出了电磁场方程组，预言了电磁波的存在，指出了电磁波与光波的同一性。搜索此原文，精读并撰写学习体会。 2.“场”的概念是哪位科学家首先提出？（1850，M. Faraday）,搜 索资料详细叙述。 3.电磁场理论可用于产品的概念设计。比如，超导磁共振成像的均 匀强磁场获得。搜索资料，阐述某一产品设计概念设计中，用到的电磁场理论基础知识。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 4.编制程序绘制电偶极子的电场与电位3D和2D空间分布图。 5.证明金属导体内的电荷总是迅速扩散到表面，弛豫时间？ 6.实例展示静电场比拟法的2D和3D应用。 7.求置于无限大接地平面导体上方距导体面h处的点电荷q的电 位，绘制电位分布图；并求解、绘制无限大接地平面上感应电荷的分布图。 8.沿z向分布无限长线电荷等距置于x=0平面两侧，距离d，线密 度分别为ρl ，-ρl，求解电位且绘制等位面方程。 9.横截面如图所示的导体长槽，上方有一块与槽相互绝缘的导体盖 板，截面尺寸为a×b=10×10cm，槽体的电位为零，盖板的电位为U0=100V，采用有限差分法求此区域内的电位并绘制等位线。

10.设计计算机程序绘制无耗、无界、无源简单煤质中的均匀平面电 磁波传播的三维分布图（动态、静态均可） 11.设计计算机程序绘制良导体中均匀平面电磁波传播的三维分布图 （动态、静态均可），以及场强随集肤深度的变化规律。 12.编制计算机程序，动态演示电磁波的极化形式。对于均匀平面电 磁波，当两个正交线极化波的振幅与初相角满足不同条件时，合成电磁波的电场强度矢量的模随时间变化的矢端轨迹。 13.以常用金属体（比如，铜、铝）为研究目标，讨论其表面电阻， 并计算绘制电磁波（电流密度）在其中传播时的衰减值及其变化规律。 14.编制程序，以演示均匀平面电磁波的垂直入射(向理想导体的垂直 入射,向理想介质的垂直入射)。 15.推导并绘制一个半波长正交偶极子天线方向图（2D、3D），和三 个半波长正交偶极子天线方向图（2D、3D）。 综合研究课题要求： 1、每个同学任意选择其中十道题，考试前提交电子版以及纸质版 综合研究课题报告 2、综合研究课题报告首页，必须有完整的个人信息

电气自动化技术 毕业大作业专科论文

电气自动化毕业论文 前言 电气自动化是高等院校开设的一门工科专业，主要学习电子技术、电工技术、信息控制、电气测量、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和专业知识。本专业主要特点是强电弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程与自动化领域技术问题的基本能力。 该专业是强电和弱电、计算机技术与电气控制技术交叉渗透的综合型专业学科。电气工程及其自动化专业培养出的毕业生，以理论基础扎实、专业知识面宽广、实践动手能力强、适应性强在国内有较好的声誉。主干课程电路原理、电子技术基础、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机）、信号与系统、电磁场理论与应用、自动控 制原理、电机学、电力电子技术、电气测量、电力拖动与控制等。 就业方向适合到国民经济各部门从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发等方面的工作，也能在科研院所、高等学校从事电气信息与自动化技术相关的研究开发、技术引进与改造及教学工作。 一、自动控制的基本概念 在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术得到了广泛的应用。所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。如

图1-1所示。 控制装置和受控对象为物理装置，而给定值和被控量均为一定形式的物理量。自动控制系统由控制装置和受控对象构成。对自动控制系统的性能进行分析和设计则是自动控制原理的主要任务。 二、自动控制系统的基本构成及控制方式 1. 开环控制 控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。 开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。 2. 闭环控制 控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。闭环系统能减小或消除作用，但若设计调试不当，易产生震荡设置不能正常工作。自动控制原理中所讨论的系统主要是闭环控制系统。 3. 复合控制

工程电磁场数值计算

工程电磁场数值计算 大作业报告 一、大作业要求 运用FEM法求解算题5—8，删去要求（2），设其具有平行平面磁场分布的特征。 作业题目如下所示：

二、问题分析及建立模型 根据P149对平行平面场的静电场和磁场统一的数学模型的描述 我们可以得到此问题对应的偏微分方程及相应的定解问题为： 322220000300; ;0;ρρμρϕ===⎧∂∂+=⎪∂∂⎪⎪==⎨⎪∂⎪=⎪∂⎩-y x H A A s y A A A in x n 进而可以求得此题对应的泛函及等价的变分问题为： 2422221()221min(0;0)2S l l S A A A F A JA dxdy dl x y n A A A dxdy J x y n μ+ ⎡⎤⎛⎫∂∂∂⎛⎫=+--⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦ ⎡⎤⎛⎫∂∂∂⎛⎫=+===⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰⎰⎰⎰⎰ 00;==y A 3003;ρρμρϕ==-H sin A

根据以上条件，我们可以把此题与例5-2作比较，他们的边界条件形式已经基本一致了，所以我们可以利用EMF2D的程序对此题进行计算。 下面所以下我们的主要解题思路。 1、由于是一个圆形区域，且是对称的，所以我们只需求1/4圆周即可。我们运用圆域剖分程序CAMG对整个区域进行剖分。这里我们需要注意的是最外层的边界条件，我们选用选定10倍半径，即1米，进行三段剖分。 2、运用程序EMF2D，把圆域剖分出来的结果当作此程序的输入。需要注意的是需要对剖分出来的最外层的点，进行“手动输入”。我们需要注意两个程序的输入输出的格式进行统一，修改EMF2D 的强制边界条件程序FB。 三、程序及结果 1、圆域剖分 我们并没有改变什么CAMG程序，程序如下

工科物理大作业07-恒定磁场(1)

图7-1 07 07 恒定磁场（1） 班号 学号 姓名 成绩 一、选择题 （在下列各题中，均给出了4个~5个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内） 1．通有电流I 的无限长导线abcd ，弯成如图7-1所示的形状。其中半圆段的半径为R ，直线段ba 和cd 均延伸到无限远。则圆心O 点处的磁感强度B 的大小为： A ． R I R I πμμ4400+ ； B ．R I R I πμμ2400+； C ．R I R I πμμ4200+； D ．R I πμ0 。 （A ） [知识点] 载流导线磁场的公式，磁场B 的叠加原理。 [分析与解答] 无限长载流直导线ab 在其延长线上任一点产生的磁场有 01=B 半径为R 的半圆形截流导线bc 在圆心处产生的磁场为 αR I μB π402= R I μR I μ4ππ400==，方向为? 半无限长截流直导线cd 在距其一端点R 处产生的磁场为 R I μB π403= ，方向为? O 点的磁场可以看成由三段载流导线的磁场叠加而得，即 3210B B B B ++= 由于方向一致，则R I μR I μB B B B π44003210+= ++=，方向为?。 2. 如图7-2所示，载流圆形线圈（半径a 1）与正方形线圈（边长a 2）通有相同的电流I 。若两个线圈的中心O 1、O 2处的磁感强度大小相等，则半径a 1与边长a 2的比值21:a a 为：

图7-2 图7-3 A ．1:1； B. 1:2π； C. 4:2π； D. 8:2π。 （D ） [知识点] 载流导线的磁场公式，磁场叠加原理。 [分析与解答] 圆形线圈中心的磁场为 1 012a I μB = 正方形线圈中心的磁场为 ()[]2 02 022245sin 45sin 2 44 a I μa I μB π=?--??π= 由题意知 21B B = 即 2 010222a I μa I μπ= 则 8 221π = a a 3．如图7-3所示，两个半径为R 的相同金属圆环，相互垂直放置，圆心重合于O 点，并在a 、b 两点相接触。电流I 沿直导线由a 点流入两金属环，并从b 点流出，则环心O 点的磁感强度B 的大小为： A ． R I 0μ； B ． R I 220μ； C ．0； D ．R I 022μ。 （C ） [知识点] 载流圆弧导线磁场公式，磁场叠加原理。 [分析与解答] 载流半圆形导线在圆心O 的磁场为 R I μB 40= ，方向满足右手螺旋法则 电流在金属环内流动的方向如图7-3(b)所示。 则环心O 处的磁场为 43B B B B B 210+++= 但由于左、右半圆环产生的磁场1B 和2B 以及上、下半圆环产生的磁场3B 和4B 大小相等、方向相反，则

等离子体放电原理大作业

1029101班 1102900113 高显骐

等离子体在焊接中质量控制的应用 0前言 等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯首次将“等离子体”（plasma）一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。严格来说，等离子体是具有高位能动能的气体团，等离子体的总带电量仍是中性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的自由电子。 1 等离子体在激光焊接中的应用 众所周知，等离子体的出现，是激光焊接所面临的最大问题。激光的高能量密度，不但能使金属熔化，还能使金属汽化。当汽化后的金属在空气中与激光束接触时。会出现电离现象。大量等离子体便由此产生。等离子体不但能够吸收和散射激光束。还能折射激光。使光斑聚焦的位置出现偏离，严重影响激光的焊接效果。因此，减少等离子体的出现，是优化激光焊接的最有效方式。日本的YArata发明了LSSW ，即光束沿焊接方向迅速地来回摆动，时间控制在匙孔出现后与等离子体出现之前，避免了等离子体的产生。等离子体的电子密度是影响激光束传输的关键，可用磁场辐射方式来减小等离子体对激

光束的屏蔽作用。另外，还可通过在低气压环境下焊接，或通过侧吹辅助气体的方式来控制等离子体。 光致等离子体是激光深熔焊接过程中,在高能量密度激光束作用下,伴随小孔同时存在的不可避免的重要物理现象。由于它在激光深熔焊过程小孔形成、能量及物质传递中起到至关重要的作用,因而采用监测等离子体的声、光及电场信号来判定激光焊接过程中的焊缝熔透性是一种切实可行的方法。 实时监测焊缝的熔透性,一种最简单的方法就是监测焊缝背面的等离子体信号,但是在很多情形下,不可能从焊缝下方测量,而只能从正面监测。对于等离子体的声、光信号来说,在部分熔透与全熔透时,其传播方向有很大不同,在全熔透时,光致等离子体向两个方向膨胀,正是基于这种原理,我们利用光致等离子体信号的强度来监测激光焊缝的熔透性。 在激光焊接过程中,产生声能量发射的物理过程比较复杂。表1是其声源的列表,其中周围的气体、小孔振动、蒸汽及等离子体的受热膨胀是主要的原因。激光焊接过程中的声发射谱可能扩展到MHz,但有用的信息是在更小的范围内(<100kHz),这说明小孔焊接模式下,蒸汽及等离子体的形成与小孔周围的熔化物质的不稳定性及熔池运动紧密相关,表征这些过程的典型特征振动频率≤10kHz,所以声谱在100Hz~20kHz将说明小孔的稳定性和焊接性能。 2 等离子体在钎焊及扩散焊中的应用 离子注入是将几万至几十万电子伏特的高能离子注入到材料表

电磁场大作业

电磁场与电磁波大作业 学院电子工程学院 专业电子信息工程 1.1873年，英国物理学家麦克斯韦出版了巨著《A Treatise on Electricity and Magnetism》,集中总结了他的电磁场理论。提出

了电磁场方程组，预言了电磁波的存在，指出了电磁波与光波的同 一性。搜索此原文，精读并撰写学习体会。 1845年，关于电磁现象的三个最基本的实验定律：库伦定律，安培——毕奥——萨伐 尔定律，法拉第定律已被总结出来。法拉第的“电力线”和“磁力线”概念已发展成“电性磁场概念”。 电磁波与光波的同一性，是麦克斯韦电磁场理论的必然结果，而空间的位移电流又 是他的理论的不可缺少的前提。赫兹因此认为：要证明电磁波就是光波，首先就得确 定电磁波速度是否等于光速。 麦克斯韦以前的物理学家认为电波只在导体中传播，即便达到这种认识也是付出过许 多代价的。最早认识到电流是一种波动形式的是美国物理学家亨利（J．Henry，1797～1878 年）。他在 1837 年就提出载流导线表面存在着一种电流波，并预言，如 果在一根导线正中部输入电流，电流波将从导线的两个端面反射回来，以致在导线中 形成驻波。33 年后，贝佐尔德（W．vonBe-zold，1837～1907 年）做了一个电流驻波 实验。其实验装置是一个带有火花隙的线圈，火花隙的两端与一长导线相接。实验 时用莱顿瓶通过放电的方式给线圈输入电流，由于线圈具有选频作用，它从电火花的 宽频谱中选择出一个带宽狭小的电流波，结果又将它传入长导线，在导线中形成电流 驻波。贝佐尔德把一块均匀撒布着石松子的玻璃板放在这根导线上，石松子在电流驻 波的影响下形成疏密有致的图案。他根据图案测量出电流波长为 15 厘米。他所测量 的电流驻波实际上是沿导线传播的电磁驻波。其方法对赫兹有一定的影响。 完成电磁波速等于光速的证明并不等于完成了电磁波和光波同一性的证明，但它是这 种同一性证明中最重要的一步。同一性证明还应当包括在电磁波中显示光波的所有性质。问题十分复杂，路只能一步一步地走。英国著名电磁学家、麦克斯韦理论的追随 者洛吉（O．Lodge，1853～1936）曾试图用一种直接的办法一下子就证明电磁波是光波，可是失败了。他在 1882 年企图通过级联变压器把电磁能变成光。这种级联变压 器的每一级都能从前面一级拾取高频成分，越到后面输出的电磁波的频率就越高。 洛吉希望在最后一级输出端之间看见光的产生，然而没有看见，因为最后一级输出的 电磁波的最高频率才 1 亿周，离释放可见光的最低频率还很远。 历史；从赫兹实验证明电磁波的存在到现在，历史也已走完了一百个春秋。现在我们 已进入超大规模集成电路的时代，人类正按照莫尔定律（Moore’sLaw）——集成电 路上的元件数平均每两年翻番的规律——发展着自己的电子工业。历史虽则不堪回首，但却应当回顾。因为我们还能从法拉第、麦克斯韦和赫兹等人身上学习到那种非同 凡响的思想，那种无与伦比的原创力。我们应当从科学发展史和科学思想史的角度， 找出他们的思想、方法和风格在潜科学和未来学中的地位，为人类今天的精神文明和 物质文明的创造性活动奉献一件久经锤炼并将永葆锋芒的锐利武器。正是真情妙悟

电磁散射大作业

电磁散射与隐身技术导论课程大作业报告 学院：电子工程学院 专业：电子信息工程 班级： 0210** 学号： 021012** 姓名：张** 电子邮件： 542******@https://www.wendangku.net/doc/f519239317.html, 日期： 2013 年 06 月 成绩： 指导教师：姜文

F117A的电磁散射及隐身特性研究 F117A是1981年美军的世界上首架真正意义上的隐身飞机，其显著的特点就是外形奇特，表面涂敷RCS吸波材料。这些措施大大降低了散射中心强度，给雷达探测带来困难。计算和分析F117A的电磁散射特性，了解其隐身性能，对于反隐身技术的研究具有十分重要的意义。下面主要从隐身飞机的外形，高低频，双基地等方向研究F117A的电磁散射特性及隐身特性。（文中出现的数据均来自于参考文献，笔者暂时没有对F117A隐形飞机的散射特性进行实验） 一、F117A外形散射特性 F117A的显著特点是外形上的与众不同，如图1，图二所示。为达到隐身的目的，F117A主要采用的设计有： 图1 F117A结构三视图 总体设计上，该机采用多面体结构，整机呈楔状，由多个小平面拼合而成，就连机翼及尾翼的翼型轮廓也是由几条折线构成的多边形，没有考 虑到亚高声速的气动要求。在电磁波照射下，平面的回波波峰比曲面的 回波波峰窄得多，更便于利用表面的倾斜将回波波峰偏转到雷达接收不

到的方向上。 ●F117A翼身融为一体，采用大后掠机翼(前缘后掠角达66.5度)使主要回波 避开雷达探测区；用v型尾翼代替常见的直立式立尾及水平尾翼，以消除角反射器效应。 ●采用背负式进气道，用机翼遮挡仰视雷达的入射波，同时把进气口斜置， 罩以网眼尺寸为1.9 3.8 ?)的屏蔽 cm cm ? (在速度方向投影为1.5 1.5 cm cm 格栅，使波长10cm以上的入射波无法进入进气道而被偏转反射。 ●舱罩的外形设计成与机身一致的多面体形状，并在5块平板形风挡玻璃上 镀上可屏蔽雷达波的金属膜。 ●消外挂物及外露挂架，将全部可投放或可发射武器及其挂架均安置在机 身或机翼内的专门武器舱中。一方面减缩了外挂结构本身的散射，另一方面也消除了它们与机身问可能产生的角反射器效应。 图2 F117A实拍图片 除重点采用外形隐身技术外，F117A的隐身措施还包括低RCS吸波材料技术和低红外辐射技术和低电磁辐射技术等。综合各种隐身方法的效果后，F117A的头向RCS低达2 0.01m。

西电简明微波大作业

微波大作业 1.在本课程之前，您对电磁场与微波技术的理解是什么？ 答：单独对电磁波中的微波频段进行分析，了解微波与其他电磁波的共性和不同，理解分析微波的原理，并对其原理进行实际的使用，学会对微波的使用如发射、接收、能量传输等等。 2.请借助可能的手段，给出电磁炉的基本工作原理？ 答：电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，他利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收。 电磁炉加热原理 电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。其工作过程如下：交流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。 3.请借助可能的手段，给出微波炉的基本工作原理？ 答：微波炉工作原理是将220 伏的电压通过变压器转化为4000 伏的直流高压电传送给磁控管（微波炉的心脏），然后，磁控管辐射出频率为2450 兆赫的微波，每一束射波在炉腔内又以每秒30 万公里的速度进行传播，致使食物里的水分子相互振荡，相互撞击而产生的一种热量，于是就将电磁能转化为热能，这就是微波炉的加热原理。简单说就是摩擦生热的原理。 工作过程如下：220V 交流电→变压器→4000V 直流高压电→磁控管→辐射出频率为2450 兆赫的微波→炉腔→30 万公里/秒传播→水分子相互振荡、撞击→热量两个效应：①波热效应，微波炉炉腔内电磁场的变化速度高达每秒24.5亿次（微波频率为2450MHZ），作用于食物内的水分子等极性分子，使之来回摆动24.5亿次/秒，因水分子之间高速的轮摆摩擦运动而产生高热，从而达到加热的目的。②生物效应，由于微生物细胞液吸收微波的能力优于周围的其它介质，因此在微波电磁场中的细胞将迅速破裂而导致菌体细胞死亡。 三个特性：①反射性：微波碰到金属会被反射回来，故采用经特殊处理的钢板制成内壁，根据微波炉内壁所引起的反射作用，使微波来回穿透食物，加强热效率。但炉内不得使用金属容器，否则会影响加热时间，甚至引起炉内放电打火。②穿透性：微波对一般的陶瓷器、玻璃、耐热塑胶、木器、竹器等具有穿透作用，故为微波烹调用的最佳器皿。③吸收性：各类食物可吸收微波，致使食物内的分子经过振荡，摩擦而产生热能。但其对各种食物的渗透程度视其质与量的大小、厚薄等因素而有所不同。

有限元分析报告Ansys大作业

有限元分析作业 作业名称扳手静态受力分析姓名 学号 宁波理工学院

班级 题目：扳手静态受力分析: 扳手的材料参数为：弹性模量E=210GPa,泊松比u=0.3：此模型在左侧内六角施加固定位移约束，在右侧表面竖直方向上施加6 48 N的集中力。 10 模型如下图： 1-1 1.定义工作文件名和文件标题 （1）定义工作文件名:执行File-Chang Jobname-3090601048 （2）定义工作标题：执行File-Change Tile-3090601048

（3）更改工作文件储存路径：执行File-Chang Directory-E:\ANSYS 2.定义分析类型、单元类型及材料属性 （1）定义分析类型，执行Main Menu-Preferences,如下图所示： 2-1 （2）定义单元类型，执行Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add 弹出Element Type 对话框.如下图所示：

2-2 （3）定义材料属性 执行Main menu-Preprocessor-Material Props-Material models,在Define material model behavior对话框中，双击 Structual-Linear-Elastic-Isotropic.如下图所示： 2-3 3.导入几何模型 将模型导入到ANSYS，执行File-Import—PRAR…—浏览上述模型，如下图所示：

3-1 3-2

4. 网格划分 执行Main Menu-Preprocessor-meshing-Mesh Tool命令，考虑到零件的复杂性，采用智能网格划分，精度为1，其他选项为默认，如下图所示： 4-1 4-2 5. 加载以及求解 （1）添加位置约束 执行Solution-apply-structural-displacement-on areas（对六角内表面进行

西南大学2020年秋季[1030]《大学物理基础》大作业答案

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- 2 - 1、某容器储有氧气，其压强为1.013×105Pa ，温度为300K ，求： （1）分子的p υ，υ及 2υ； （2）分子的平均平动动能t ε；（3）分子的平均动能k ε。 解：1atm=101325pa;27℃=(273+27)k=300k 由理想气体状态方程：pv=nrt 可知单位体积氧气的物质的量 n=pv/rt=(101.325kpa ×1dm^3)/(8.314×300k)=0.0406mol 又因氧气的分子数 n=n ×6.02×10^23/mol 则单位体积内的氧气的分子数n=0.0406mol ×6.02×10^23/mol=2.45×10^222、由ρ=m/v,m=n ×m 得：氧气的密度ρ=(0.0406mol ×32g/mol)/1000cm^3=1.30×10^-3g/cm^33 2、64克氧气从275K 加热至325K ，（1）保持体积不变；（2）保持压强不变。在这两个过程中氧气各吸收多少热量？各增加了多少内能？各对外做了多少功？（8.31/.R J mol K =） 3、一个小球和轻弹簧组成的系统，按0.05cos 83x t ππ⎛ ⎫ =+ ⎪⎝ ⎭ 的规律振动。 （1）求振动的角频率、周期、振幅、初相、最大速度及最大加速度； （2）求t=1s ，2s ，10s 等时刻的相位。 4、一横波在沿绳子传播时的波动方程为0.2cos(2)y t x m ππ=-。 （1）求波的振幅、波速、频率和波长； （2）求绳子上质点振动时的最大速度和最大加速度。 5、在杨氏双缝干涉实验中，若在上缝覆盖厚度为h ，折射率为n 的透明介质，问：原来的零级条纹将移至何处？若移至原来的第 k 级明条纹处，介质厚度 h 为多少？设入射光的波长为λ。

[「最新」2021年春期国开电大自然科学基础网上大作业答案]

[「最新」2021年春期国开电大自然科学基础网上大 作业答案] [最新]2021年春期国开电大自然科学基础网上大作业答案说明：资料整理于2021年6月18日。 谈自己对科学的认识自然科学发展史是研究自然科学发展过程及其规律的科学。它依据历史事实，通过对科学发展历史过程的分析来总结科学发展的历史经验并揭示其规律。在漫长的自然科学发展史上，近代曾出现了三次严重的危机，并由此也带来了三次重大的突破，从而推动自然科学向前进一步发展。 近代自然科学是以天文学领域的革命为开端的。天文学是一门最古老的科学。在西方，通过毕达哥拉斯、柏拉图、喜帕恰斯、托勒密等人的研究，已经提出了几种不同的理论体系，成为一门最具理论色彩，又是提出理论模型最多的一门学科。同时，天文学与人们的生产和生活密切相关，人们种田靠天、畜牧靠天、航海靠天、观测时间也靠天，这就必然会有力推动天文学的发展。然而，天文学在当时又是一门十分敏感的学科。在天文学领域，两种宇宙观，新旧思想的斗争十分激烈。特别是到了中世纪后期，天主教会还别有用心地为托勒密的地心说披上了一层神密的面纱。硬说地球处于宇宙中心，证明了上帝的智慧，上帝把人派到地上来统治万物，就一定让人类的住所?地球处于宇宙中心。这种荒唐说法被当作权威加以崇信之后，托勒密的学说就成为不可怀疑的结果而严重阻碍着天文科学的进步。然而，地心说基础上产生的儒略历在325年被确定为基督教的历法后，它的微小误差经过长时间的积累已经到了不可忽视的地步，同观测资料大相径庭。葡萄牙一位亲王的船长曾说:“尽管我们对有名的托勒密十分敬仰，但我们发现，事事都和他说的相反。”托勒密体系的错误日

益暴露，人们急需建立新的理论体系。当时，文艺复兴正蓬勃开展，它不仅大大解放了人们的思想，同时也推动了近代自然科学的产生。波兰天文学家哥白尼适应时代要求，他从1506年开始，在弗洛恩堡一所教堂的阁楼上对天象仔细观察了30年，从而创立了一种天文学的新理论--日心说。1543年，哥白尼公开发表《天体运行论》，这是近代自然科学诞生的主要标志。日心说的提出恢复了地球普通行星的本来面貌，猛烈地震撼了科学界和思想界，动摇了封建神学的理论基础，是天文学发展史上一个重要的里程碑。 这一时期，自然科学的发展成就辉煌，取得了一系列重大成果。但从宏观上看，科学发展是落在生产技术的后面。例如，钟表在实践中已广泛应用，但人们并不懂得由哪些因素决定着钟表运动的周期； 在战争发射了无数的子弹和炮弹，却搞不清怎样才能把弹道计算出来，命中率如何提高。从微观上看，古典力学的发展比较完善。在天体力学中，开普勒发现了行星运动的三大定律（椭圆定律、面积定律、周期定律）； 1632年，伽利略发现了自由落体定律； 1687年，牛顿发表《自然哲学的数学原理》，系统论述了牛顿力学三定律（惯性定律、作用力反作用力定律、加速度定律）和万有引力定律。这些定律构成一个统一的体系，把天上的和地上的物体运动概括在一个理论之中。这是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。但这一时期其他学科还很落后，主要是在收集材料，积累经验，进行分门别类的初步整理。例如，18世纪，瑞典生物学家林耐就曾致力于对植物的分类，他写了《自然系统》一书，使杂乱无章的关于植物方面的知识形成了完整的系统。在化学领域，英国科学家波义耳把严密的实验方法引入化学，他被称为近代化学的创始人。德国科学家斯塔尔提提出燃素说来解释化学反应，燃素说作为化学的理论成果统治了化学

数学物理方法大作业

基于分离变量法的波导中的电磁波研究 1 空间当中的电磁波 在迅变情况下，电磁场以波动形式存在，电磁场的基本方程是麦克斯韦方程组，对于在0==J σ情况下的迅变场，麦克斯韦方程组为]4[ ⎪⎪ ⎪ ⎭⎪ ⎪⎪⎬⎫ =⋅∇=⋅∇∂∂=⨯∇∂∂- =⨯∇00B D t D H t B E (1) 为了便于求解，通常将（1）式化为 ⎪⎪⎭ ⎪⎪⎬⎫=∂∂-∇=∂∂-∇0101 22 2 22 22 2 t B c B t E c E (2) 必须指出的是，（2）式中第一式E 的三个分量X E ，y E ，z E 虽然是三个独立方程，但是其解却是相互关联的，因为（1）式到（2）式麦克斯韦方程变为二阶的麦克斯韦方程，故解的范围变大了。为了使波动方程（2）的解是原方程（2）的解，必须是波动方程的解满足条件 0=⋅∇E 。 求解方程（1），即为求解 ⎪⎪⎪⎭ ⎪⎪⎪ ⎬⎫∂∂- =⨯∇=⋅∇=∂∂-∇t B E E t E c E 0012222 (3) (3)式在给定的边界条件下，可以求得定解. 对于定态电磁波，场量可以表示为 t i e z y x E E ω-=),,( (4) 考虑(4)式，(3)式可表示如下：

⎪ ⎪⎭ ⎪ ⎪ ⎬⎫ ⨯∇-==⋅∇=+∇E i B E E k E ω002 2 (5) 设电磁波为时谐波，并考虑到关系H B μ=，由（5）式可得到z y x ,,三个分量的6个标量方程： x y x H i E y E ωμγ-=+∂∂ (6) y x z H i E x E ωμγ-=-∂∂- (7) z x y H i y E x E ωμ-=∂∂- ∂∂ (8) x y z E i H y H ωεγ=+∂∂ (9) y x z E i H x H ωεγ=-∂∂- (10) z x y E i y H x H ωε=∂∂- ∂∂ (11) 以上6个方程经过简单运算，可以将横向场分量y x y x H H E E ,,,用两个纵向场分量 z z H E ,来表示，即： )(1 2 y E i x H k H z z c x ∂∂-∂∂- =ωεγ (12) )(12 x E i y H k H z z c y ∂∂+∂∂- =ωεγ (13) )(12 y H i x E k E z z c x ∂∂+∂∂- =ωμγ (14) )(12 x H i y E k E z z c y ∂∂-∂∂- =ωμγ (15) 式中222 k k c +=γ