MATLAB模拟1GHz下圆铜导线电流分布

"电磁场数值分析大作业，使用MATLAB计算圆铜导线在不同直径下的电流分布，重点探讨集肤效应导致的电流密度不均匀性。" 在这次电磁场数值分析的大作业中，主要目标是利用MATLAB软件来研究高频电流在圆铜导线中的分布特性，特别是由于集肤效应引起的电流密度非均匀现象。集肤效应是指在交流电通过导体时，电流主要集中在导体表面的现象，随着频率的增加，电流趋于集中在更薄的导体表层。 作业中提到的工作频率为1GHz，这是一个典型的高频范围，因此集肤效应会显著影响电流的分布。为了分析这一现象，需要构建一个等效网络模型，这里采用的是阶梯形网络，并应用基尔霍夫电流定律。该定律指出，流入任意节点的电流之和等于流出的电流之和。在这个网络中，可以通过电阻r和电纳B来描述各节点之间的关系。 程序代码部分展示了如何在MATLAB中实现这个计算过程。首先，设定了一些导线的基本参数，如工作频率F、导线面积S、磁导率u等，然后计算了关键的物理量如D（导线直径的一半）、H（每个阶梯的宽度）。接着，利用循环结构逐步计算出所有节点的电压V和电流I，最后将电流归一化，得到相对电流密度JR，并对径向位置RHO进行归一化处理。通过plot函数绘制出不同直径（A1=4D和A2=2D）条件下的相对电流密度曲线，以便比较和分析。 这个大作业的完成，不仅可以帮助理解集肤效应的原理，还能锻炼编程能力和数值计算技巧，对于深入理解和应用电磁场理论具有重要意义。通过观察和分析电流密度曲线，可以直观地看出随着直径的减小，集肤效应更为明显，电流更集中于导线的表面。这样的分析对于设计高频电路、选择合适的导线材料和尺寸有着实际的应用价值。