用Maltab实现恒定磁场的可视化

卫 延， 邵小桃， 郑晶晶， 郭 勇

(1.北京交通大学 全光网与现代通信网教育部重点实验室， 北京100044 2.北京交通大学 电子信息工程学院， 北京100044)

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“电磁场与电磁波”课程内容抽象，在教学中引入清晰美观的场分布图和生动形象的动画是十分必要的。Matlab具有强大的数据计算能力和图形处理能力，是常见的电磁场可视化工具[1～4]，可以用来描绘静态场、时变场和电磁波的场分布形态。

电磁场空间分布通常比较复杂，如何正确、清晰、生动形象地描述电磁场是可视化技术的核心内容。电力线、等位面、磁力线等常用来表示电磁场的空间分布。其中电位是标量，用二维曲面来表示是足够的、充分的，可用的Matlab命令有contour，mesh，surf等。而电场强度和磁感应强度是矢量，表示矢量时既要标明大小，又要标明方向。有两种方法表示矢量场，一种是点矢量图，在区域均匀选择很多散点，在这些散点上绘制箭头，对应的Matlab命令是quiver；另外一种是流线图，线上任一点的切线方向代表该点场的方向，线的疏密程度表示场值的大小，电力线是电场强度的流线，磁力线是磁感应强度的流线，可以用Matlab中的streamline命令来绘制流线图。与点矢量图相比，流线图能清晰地表示出场的起始点、空间走向、终止点，不仅能反映场分布细节，而且能反映场分布的宏观概况，因而具有更好的可视化效果。但是用streamline命令绘制正确的电力线图和磁力线图需要一定的技巧和经验。本文用Maltab软件，对“电磁场与电磁波”课程中恒定磁场中的几种基本模型进行可视化，重点介绍用streamline命令绘制磁力线的原则、技巧和经验。……