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Biot-Savart-Gesetz

 

miky
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     Beitrag Verfasst am: 27.10.2010, 11:53     Titel: Biot-Savart-Gesetz
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Hallo !!

Ich will eine Antennen Simulation vom Loop Antenne im Matlab Simulieren,und ich wollte dass über Biot-Savart-Gesetz ausrechnen,,bzw dass Magnetfeld ausrechnen, aber es funktioniert irgendwie nicht ganz gut wen mir jemand vielleicht Verbesserungsvorschlag senden könnte wäre sehr nett,,
die spule hat Durchmesser von 1mm,4 Windungen, Leitungsbahn dicke ist 0.4mm und das Abstand zwischen Leiterbahn ist ebenso 0.4mm....



Code:

tic
klar alle; clc; clf
skalierungsfaktor = 10^ -6; % vom m-bereich zum mm-bereich wg. T = Vs / m^2
Ich = 1; % in A
konstante = 10^ -10; % mu0 / (4 pi) in Vs / (A mm) % Faktor 10^3 kleiner wg. mm statt m
Matrix = 30;
B = Nullen(200,200,200,5);
zaehler = 0; % für Zeitmessung
xmax = Matrix;
ymax = Matrix;
zmax = 1;
Radius = 0.5; % Spulenradius in mm
genauigkeit = 5; % 1 = 6,28 Elemente pro Kreis, 2 = 12,56 Elemente pro Kreis, 4 bis 5 scheint gut zu sein Auf
windungen = 4;
leiterelemente = ceil(2 * 3,14152 * genauigkeit * windungen) % 2 * Pi * f genauigkeitür Eine Umrundung
leiter = REPMAT(leiterelemente+1,3);
windungen = leiterelemente / genauigkeit / 2 / 3,1415297;
spulenlaenge = 12.56; % Spulenlaenge in mm
Steigung = spulenlaenge / windungen
für i = 1:leiterelemente+1;
    leiter(i,1) = i * Steigung / (genauigkeit * 2 * 3,1415297) + Matrix/2 - spulenlaenge/2;  % x-Ausrichtung
    leiter(i,2) = Radius * cos(i/genauigkeit) + Matrix/2;  % y-Ausrichtung
    leiter(i,3) = Radius * sin(i/genauigkeit);   % z-Ausrichtung
Ende
für x = 1:xmax
zaehler = zaehler + 1; % für Zeitmessung
hhh = waitbar(0,num2str(zaehler*100/Matrix)); % Wartebalken
waitbar(zaehler/Matrix) % Wartebalken
für y = 1:ymax % WENN streamslice Nicht genutzt WIRD, Nur einen y-Wert berechnen
    für z = 1:zmax
        für i = 1:leiterelemente
            dl(1) = leiter(i+1,1) -leiter(i,1);
            dl(2) = leiter(i+1,2) -leiter(i,2);
            dl(3) = leiter(i+1,3) -leiter(i,3);
            VEC = [(leiter(i,1) +leiter(i+1,1)) /2, ...
                (leiter(i,2) +leiter(i+1,2)) /2, ...
                (leiter(i,3) +leiter(i+1,3)) /2];
            vecr = [xyz];
            vecrminusvecs = vecr - VECs;
            einheitsvecr = vecrminusvecs/.Norm(vecrminusvecs); % ok
            r = sqrt(vecrminusvecs(1) ^.2 + vecrminusvecs(2) ^.2 + vecrminusvecs(3) ^.2); % ok
            vektorprodukt = [dl(2) .*einheitsvecr(3) - dl(3) .*einheitsvecr(2), ...
                dl(3) .*einheitsvecr(1) - dl(1) .*einheitsvecr(3), ...
                dl(1) .*einheitsvecr(2) - dl(2) .*einheitsvecr(1)];
            dB = konstante * I * vektorprodukt / (r^.2);
            dB = dB / skalierungsfaktor; % Nur hier WIRD der Wert verändert bzw. skaliert
            B(x,y,z,1) = B(x,y,z,1) + dB(1);
            B(x,y,z,2) = B(x,y,z,2) + dB(2);
            B(x,y,z,3) = B(x,y,z,3) + dB(3);
            B(x,y,z,4) = B(x,y,z,4) + sqrt(dB(1) ^.2 + dB(2) ^.2 + dB(3) ^.2);
        Ende;
    Ende;
Ende;
schließen(hhh)
Ende;
toc
n = 1:leiterelemente;
Lx = leiter(n,1);
Ly = leiter(n,2);
Lz = leiter(n,3);
%Nebenhandlung(2,1,2),
Linie(Lx,Ly,Lz,'Farbe','k','LineWidth',2);
halten auf
Ansicht(15,30);            % Blick(0,0) = Blickwinkel, 2D-Perspektive
Raster                 % Gitter anzeigen
Xlim([0 Matrix])
ylim([0 Matrix])
zlim([0 5])
xlabel('x-Achse');
ylabel('y-Achse');
zlabel('z-Achse');
daspect([1 1 1])
[X,Y] =meshgrid(1:Matrix);
U= (B(1:Matrix,1:Matrix,z,1))';
V = (B (1: Matrix 1: Matrix, z, 2)) ";
streamslice(X,Y,U,V) % Köcher, streamslice
 



edit by denny: Bei Code-Umgebung ist wohl während Kopierens etwas schief gelaufen. Bitte in Vorschau zuerst schauen, ob Beitrag in Ordnung ist. Danke!
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miky
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Beiträge: 2
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     Beitrag Verfasst am: 27.10.2010, 14:37     Titel: Re: Biot-Savart-Gesetz
  Antworten mit Zitat      
Hallo !!

Ich will eine Antennen Simulation vom Loop Antenne im Matlab Simulieren,und ich wollte dass über Biot-Savart-Gesetz ausrechnen,,bzw dass Magnetfeld ausrechnen, aber es funktioniert irgendwie nicht ganz gut wen mir jemand vielleicht Verbesserungsvorschlag senden könnte wäre sehr nett,,
die spule hat Durchmesser von 1mm,4 Windungen, Leitungsbahn dicke ist 0.4mm und das Abstand zwischen Leiterbahn ist ebenso 0.4mm....

Code:

clear all;
skalierungsfaktor = 10^-6; % vom m-Bereich zum mm-Bereich wg. T = Vs / m^2
I = 1; % in A
konstante = 10^-10; % mu0 / (4 pi) in Vs / (A mm) % Faktor 10^3 kleiner wg. mm statt m
matrix = 30;
B = zeros(200,200,200,5);
zaehler = 0; % für Zeitmessung
xmax = matrix;
ymax = matrix;
zmax = 1;
radius = 9; % Spulenradius in mm
genauigkeit = 5; % 1 = 6.28 Elemente pro Kreis; 2 = 12.56 Elemente pro Kreis; 4 bis 5 scheint gut zu sein
windungen = 10;
leiterelemente = ceil(2 * 3.14152 * genauigkeit * windungen) % 2 * Pi * genauigkeit für eine Umrundung
leiter = repmat(leiterelemente+1,3);
windungen = leiterelemente / genauigkeit / 2 / 3.1415297;
spulenlaenge = 20; % Spulenlaenge in mm
steigung = spulenlaenge / windungen

ii = 1:leiterelemente+1;
leiter(ii,1) = ii * steigung / (genauigkeit * 2 * 3.1415297) + matrix/2 - spulenlaenge/2;  % x-Ausrichtung
leiter(ii,2) = radius * cos(ii/genauigkeit) + matrix/2;  % y-Ausrichtung
leiter(ii,3) = radius * sin(ii/genauigkeit);   % z-Ausrichtung

for x = 1:xmax
zaehler = zaehler + 1; % für Zeitmessung
hhh = waitbar(0,num2str(zaehler*100/matrix)); % Wartebalken
waitbar(zaehler/matrix) % Wartebalken
for y = 1:ymax % wenn streamslice nicht genutzt wird, nur einen y-Wert berechnen
    for z = 1:zmax
        for i = 1:leiterelemente
            dl(1) = leiter(i+1,1)-leiter(i,1);
            dl(2) = leiter(i+1,2)-leiter(i,2);
            dl(3) = leiter(i+1,3)-leiter(i,3);
            vecs = [(leiter(i,1)+leiter(i+1,1))/2, ...
                (leiter(i,2)+leiter(i+1,2))/2, ...
                (leiter(i,3)+leiter(i+1,3))/2];
            vecr = [x y z];
            vecrminusvecs = vecr - vecs;
            einheitsvecr = vecrminusvecs./norm(vecrminusvecs); % ok
            r = sqrt(vecrminusvecs(1).^2 + vecrminusvecs(2).^2 + vecrminusvecs(3).^2); % ok
            vektorprodukt = [dl(2).*einheitsvecr(3) - dl(3).*einheitsvecr(2), ...
                dl(3).*einheitsvecr(1) - dl(1).*einheitsvecr(3), ...
                dl(1).*einheitsvecr(2) - dl(2).*einheitsvecr(1)];
            dB = konstante * I * vektorprodukt / (r.^2);
            dB = dB / skalierungsfaktor; % nur hier wird der Wert verändert bzw. skaliert
            B(x,y,z,1) = B(x,y,z,1) + dB(1);
            B(x,y,z,2) = B(x,y,z,2) + dB(2);
            B(x,y,z,3) = B(x,y,z,3) + dB(3);
            B(x,y,z,4) = B(x,y,z,4) + sqrt(dB(1).^2 + dB(2).^2 + dB(3).^2);
        end;
    end;
end;
close(hhh)
end;
toc
n = 1:leiterelemente;
Lx = leiter(n,1);
Ly = leiter(n,2);
Lz = leiter(n,3);
%subplot(2,1,2),
line(Lx,Ly,Lz,'Color','k','LineWidth',2);
hold on
view(15,30);            % view(0,0) = Blickwinkel, 2D-Perspektive
grid on                 % Gitter anzeigen
xlim([0 matrix])
ylim([0 matrix])
zlim([0 5])
xlabel('x-Achse');
ylabel('y-Achse');
zlabel('z-Achse');
daspect([1 1 1])
[X,Y]=meshgrid(1:matrix);
U=(B(1:matrix,1:matrix,z,1))';
V=(B(1:matrix,1:matrix,z,2))';
streamslice(X,Y,U,V) % quiver, streamslice
 
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