给出绘制合成磁场矢量图的matlab代码
时间: 2023-10-10 16:10:13 浏览: 122
根据电场和磁场的关系,我们可以根据前面计算的电场分布推导出磁场分布。磁场分布可以使用安培环路定理计算得到:
$$\nabla\times\vec{H}=\vec{J}+\frac{\partial\vec{D}}{\partial t}$$
在理想导体中,$\vec{J}=0$,因此:
$$\nabla\times\vec{H}=\frac{\partial\vec{D}}{\partial t}$$
将磁场定义为 $\vec{H}=\frac{1}{\mu}\vec{B}$,并假设导体内部的磁场为 0,则有:
$$\nabla\times\vec{B}=\mu\vec{J}+\mu\epsilon\frac{\partial\vec{E}}{\partial t}$$
在理想导体中,$\vec{J}=0$,因此:
$$\nabla\times\vec{B}=\mu\epsilon\frac{\partial\vec{E}}{\partial t}$$
根据波动方程,有:
$$\nabla^2\vec{E}=\mu\epsilon\frac{\partial^2\vec{E}}{\partial t^2}$$
同样地,假设导体内部的磁场为 0,则有:
$$\nabla^2\vec{B}=\mu\epsilon\frac{\partial^2\vec{B}}{\partial t^2}$$
因此,我们可以先计算出电场分布,然后根据上述关系计算出磁场分布。
具体的计算过程如下:
1. 计算电场分布
根据上面的计算过程,我们已经可以计算出电场分布。将计算电场分布的代码复制到这里。
2. 计算磁场分布
根据上面的推导,我们可以计算出磁场分布的表达式:
$$\vec{B}=\frac{1}{\mu}\nabla\times\vec{H}$$
因为垂直极化波只有一个方向分量,所以我们可以将磁场看作只在 yoz 平面内传播。磁场的 $y$ 分量为 0,因为电场只在 x 方向传播。因此,磁场只有 $z$ 分量和 $x$ 分量,可以分别计算。
根据磁场分布的表达式,可以得到:
$$B_x=\frac{1}{\mu}\frac{\partial H_z}{\partial y}$$
$$B_z=-\frac{1}{\mu}\frac{\partial H_x}{\partial y}$$
其中,$H_x$ 和 $H_z$ 是电场分布计算得到的值。
将上述表达式代入 MATLAB,可以得到磁场分布的图像。
绘制磁场矢量图需要使用 `quiver3` 函数,其用法如下:
```matlab
quiver3(X,Y,Z,U,V,W)
```
其中,`X`、`Y`、`Z` 是网格坐标,`U`、`V`、`W` 是矢量分量。因为磁场只有 $z$ 分量和 $x$ 分量,所以 `U`、`V`、`W` 分别对应 $B_x$、$0$、$B_z$。
绘制合成磁场矢量图的 MATLAB 代码如下:
```matlab
% 物理常数
eps0 = 8.854187817e-12; % 真空介电常数
mu0 = 1.2566370614e-6; % 真空磁导率
% 材料参数
sigma = Inf; % 导体电导率
epsr = 1; % 导体相对介电常数
% 入射波参数
E0 = 1; % 电场初始振幅
theta = pi/4; % 入射角
freq = 1e9; % 频率
% 计算反射系数和透射系数
eta1 = sqrt(mu0/eps0);
eta2 = eta1/sqrt(epsr);
Gamma = -1;
Tau = 0;
% 计算传播常数和波数
lambda = 3e8/freq;
k = 2*pi*freq/3e8;
beta = k*sqrt(1-(sin(theta)/eta1)^2);
% 计算电场分布
[X,Y,Z] = meshgrid(-1:0.01:1,0,0:0.01:1);
E = exp(-1j*beta*Z).*E0.*exp(-1j*k*X);
% 计算磁场分布
Hx = zeros(size(X));
Hz = -E0*beta/(mu0*k)*exp(-1j*beta*Z).*sin(k*X);
Bx = 1/mu0*zeros(size(X));
Bz = -1/mu0*diff(Hx,1,2,1)./diff(Y,1,2,1) + 1/mu0*diff(Hz,1,1,2)./diff(Y,1,1,2);
% 绘制合成磁场矢量图
quiver3(X,Y,Z,Bx,zeros(size(X)),Bz);
title('合成磁场矢量图');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');
```
需要注意的是,因为磁场在导体内部为 0,所以磁场只在 z>0 的一半空间中存在。如果需要绘制完整的空间磁场分布图,可以将 `Z` 的范围修改为 `-1:0.01:1`。
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