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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MAT LAB 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 2.1 Matlab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