卫 延

(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)

0 引言

“电磁场与电磁波”课程内容抽象，因为电磁场看不见，摸不到，导致学生难以理解电磁场的基本概念与理论。为提高教学质量，有必要引入直观性手段。随着计算机与软件技术的蓬勃发展，基于Matlab、Mathematica等软件的可视化技术在教学中广泛应用，产生了众多清晰的场分布图形和生动的动画，带来了直观性，从而激发了学生学习兴趣，提升了教学效果[1～9]。

电磁场模型繁多，场分布千变万化，目前国内尚无文献对电磁场可视化问题进行系统的分类，并指出各类问题具体的可视化方法手段。根据教学经验，电磁场可视化的问题从内容和方法上可以分为三类。第一类是如何制作示意性的图形和动画，实现方式有多种；第二类是如何表示有解析解或近似解析解的真实电磁场，即制作图形和动画来描述这类电磁场的空间分布和随时间的动态演化，有解析解的电磁场和电磁波通常是课程中最基本的内容，在课程教学中占据重要地位；第三类问题是无解析解的电磁场和波的可视化，在工程中绝大多数电磁场问题没有解析解，所以在实际应用中无解析解的电磁场问题的可视化最常见。

本文针对这三类电磁场可视化问题，详细介绍了相关的可视化技术手段、细节、注意事项和相关软件的应用，并展示可视化实例。

1 示意性的图形和动画制作型

“电磁场与电磁波”课程中的某些内容，比如媒质磁化、介质极化、边界条件、位移电流、稳恒电流、电磁感应等等，在授课时宜用图形和动画表示，可省去大段的语言描述。……