| 【中文题名】 | 基于Mathematic的电磁场计算与可视化 |
| 【英文题名】 | Calculation and Visualization of Electromagnetic Based on Mathematica |
| 【学科专业】 | 电磁场与微波技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 电磁场理论计算,Mathematica,可视化,,, |
| 【英关键词】 | Calculation of Electromagnetic Theory,Mathematica,Visualization, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>电工基础理论>电磁场理论的应用>> |
| 【论文摘要】 |
各种电磁场与电磁波现象都具有复杂的时空分布，为了更好地描述电磁场的性质，绘制出电磁场随时空变化的可视化图形是十分必要的。电磁场的求解通常是比较复杂的，它涉及到许多数学方面的计算。我们在求解电磁场问题时，一般都是采用手工推算的方法，这对于复杂的电磁场问题的求解不仅耗时费力，容易出差错，而且往往我们从所得到的结果不能得到直观的物理图景，或者由结果绘制的图形也只是简单的示意图，这些不足是显而易见的。一般的电磁场理论和微波技术的专著和文献中，都给出了各种电磁场分布的图像，但是很少见到有关的得到过程或者计算机模拟和仿真的介绍，因此能够找到一种方便快捷的方法计算和模拟电磁场是十分必要的。
本论文介绍了Mathematica语言的基本操作与基本语言特点，利用各种实例较系统地讨论Mathematica在电磁场的理论推导和可视化过程中的具体应用。利用Mathematica讨论了静电场中常见分布电荷问题，实现了静电场的可视化；讨论了Mathematica在静磁场中的应用，给出了静磁场的分布情况；利用Mathematica讨论了电磁场的传播，并给出了电磁场随时空分布的状态图；用Mathematica讨论电磁场的辐... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-9 |
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第一章 绪论 |
9-13 |
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1.1 引言 |
9-10 |
|
1.2 本文研究内容的意义 |
10-11 |
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1.3 本文所做的工作 |
11-12 |
|
1.4 本文主要内容 |
12-13 |
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第二章 Mathematica概述 |
13-23 |
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2.1 引言 |
13-14 |
|
2.2 Mathematica的基本操作 |
14-16 |
|
2.2.1 Mathematica的基本语法特点 |
14-15 |
|
2.2.2 Mathematica的主要功能 |
15-16 |
|
2.3 Mathematica的基本运算方法 |
16-18 |
|
2.3.1 数的表示及其运算 |
16 |
|
2.3.2 变量与变量赋值 |
16-17 |
|
2.3.3 函数的定义 |
17 |
|
2.3.4 符号运算的特点 |
17 |
|
2.3.5 Mathematica的常用数学运算 |
17-18 |
|
2.4 Mathematica的基本作图方法 |
18-22 |
|
2.4.1 二维图形的作法 |
18-20 |
|
2.4.2 二维矢量场 |
20-21 |
|
2.4.3 三维图形的作法 |
21-22 |
|
2.5 动态图形的作法 |
22 |
|
2.6 本章小节 |
22-23 |
|
第三章 静电场 |
23-39 |
|
3.1 本章的基本内容和基本公式 |
23-25 |
|
3.1.1 库仑定律 |
23 |
|
3.1.2 电场强度 |
23-24 |
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3.1.3 静电场的电位 |
24 |
|
3.1.4 静电场的解法 |
24-25 |
|
3.2 分布型问题的电场 |
25-28 |
|
3.2.1 电偶极子 |
25-27 |
|
3.2.2 球分布电荷的电场 |
27-28 |
|
3.3 分离变量法 |
28-36 |
|
3.3.1 直角坐标系中的分离变量法 |
29-30 |
|
3.3.2 有限差分法 |
30-33 |
|
3.3.3 圆柱坐标系中的分离变量法 |
33-34 |
|
3.3.4 球坐标系中的分离变量法 |
34-36 |
|
3.4 镜像法 |
36 |
|
3.5 复变函数法 |
36-38 |
|
3.6 本章总结 |
38-39 |
|
第四章 稳恒磁场 |
39-51 |
|
4.1 本章的基本内容和基本公式 |
39-41 |
|
4.1.1 真空中的静磁场 |
39-40 |
|
4.1.2 磁介质中的静磁场 |
40-41 |
|
4.2 带电粒子在稳恒磁场中的运动 |
41-42 |
|
4.3 稳恒电流所产生的磁场 |
42-47 |
|
4.4 磁性物体的磁场 |
47-49 |
|
4.5 磁屏蔽 |
49-50 |
|
4.6 本章总结 |
50-51 |
|
第五章 电磁波的传播 |
51-66 |
|
5.1 本章的基本内容和基本公式 |
51-54 |
|
5.1.1 电磁感应 |
51 |
|
5.1.2 位移电流 麦克斯韦方程组 |
51-53 |
|
5.1.3 正弦电磁场及其麦克斯韦方程组 |
53 |
|
5.1.4 边界条件 |
53 |
|
5.1.5 导行电磁波 |
53-54 |
|
5.2 电磁感应 |
54-55 |
|
5.3 电磁波的极化 |
55-56 |
|
5.4 趋肤效应 |
56-58 |
|
5.5 矩形波导 |
58-61 |
|
5.6 圆柱形波导 |
61-65 |
|
5.7 本章总结 |
65-66 |
|
第六章 电磁场的辐射 |
66-82 |
|
6.1 本章的基本内容和基本公式 |
66-68 |
|
6.1.1 磁矢位和电标位 |
66 |
|
6.1.2 位函数的非齐次亥姆霍兹方程 |
66-67 |
|
6.1.3 辐射场的计算 |
67-68 |
|
6.1.4 利用基尔霍夫公式计算空间辐射场 |
68 |
|
6.2 电偶极子的辐射 |
68-72 |
|
6.3 天线辐射 |
72-76 |
|
6.4 电磁波的衍射 |
76-81 |
|
6.5 本章总结 |
81-82 |
|
结论 |
82-83 |
|
致谢 |
83-84 |
|
参考文献 |
84-87 |
|
附录 |
87-102 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文 |
102 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.133733 |
