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摘要：在电磁学中处理电磁场问题的方法有很多，其中电多极矩法与磁多极矩法是处理电磁场问题的简单而且非常实用的两种方法。本文从电多极矩法与磁多极矩法的数学证明、简单电荷体系电偶极矩、电四极矩和电八极矩的计算、磁偶极矩的计算，并通过用MATLAB软件将电多极矩法和磁多极矩法的电场和磁场的图像可视化，让抽象的电磁场更加形象的展示出物理图形，让读者能够直观的感受并在脑中产生电磁场的表象，这样会更加容易的理解和掌握电磁场理论知识。32027
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毕业论文关键词:电多极矩 磁多极矩 MATLAB 可视化
Visualization of Electric Multipole Moment and Magnetic Multipole Moment With MATLAB
Abstract: In Electromagnetism, there are many methods to deal with electromagnetic field problems, where, electric multipole moment method and magnetic multipole moment method are two simple and applied methods of solving problems in electrostatic field. This thesis aims to make the image of electric field magnetic field of electric multipole moment method and magnetic multipole moment method visible, and to make the abstract electromagnetic field shows its physical shape more vividly, with the mathematical proof of electric multipole method and magnetic multipole moment method, with the calculation of simple charged system of electric dipole moment, electric quadrupole moments,electric octupole moment and the magnetic dipole moment, and most importantly, with the help MATLAB. This thesis can also give readers a vivid picture about electromagnetic field in their brains, so that they can better understand and grasp the knowledge of the lectromagnetic field theory.
Keywords: Electric multipole moments Magnetic multipole moments
MATLAB Visualization
目录
第一章 绪论....4
第二章 数学基础知识...6
2.1一元函数的泰勒公式.6
2.2二元函数的泰勒公式.6
第三章 电磁学理论学习难点析..8
3.1电磁学基本理论框架.8
3.2电磁理论学习难点分析10
第四章 形象思文的作用与可视化尝试...11
4.1 MATLAB软件简介..11
4.2电多极矩法求电场...12
4.2.1 电势的多级展开..12
4.2.2点电荷激发的电势与电场..15
4.2.3电偶极矩产生的电势与电场...16
4.2.4电四极矩产生的电势与电场...18
4.2.5电八极矩产生的电势与电场...23
4.3磁多极矩法求磁场...26
4.3.1矢势的多极展开...26
4.3.2磁偶极矩产生的磁场28
第五章 总结..32
致谢.33
参考文献...34
附录.35
第一章 绪论
电磁学是整个物理系统理论中不可缺少的部分，整个完整的电磁场理论的建立将物理学推进一个新领域，也促进了世界的发展，是物理学史上的又一个的里程碑。在学习电磁学理论不仅要有普通物理学的知识作为基础，而且还要掌握一定的高等数学知识作为处理和分析物理公式的工具，不然仅仅只是依靠普通物理知识是不能够完全理解和掌握电磁学其中的奥秘，也无法感受到电磁场的美丽图形。抽象的电磁学基础理论知识和繁琐的数学计算，使得学习电磁学变得更加困难，本文针对电多极矩法和磁多极矩法求解的抽象的电磁场问题通过用MATLAB软件将其形象的转换为直观的物理图形，也即是运用形象思文在去理解抽象的物理问题。