《电磁场与电磁波》试题1
一、填空题(每小题1分,共10分)
BH1.在均匀各向同性线性媒质中,设媒质的导磁率为,则磁感应强度和磁场满足的方程
为: 。 2.设线性各向同性的均匀媒质中,20称为 方程。
3.时变电磁场中,数学表达式SEH称为 。
4.在理想导体的表面, 的切向分量等于零。
5.矢量场A(r)穿过闭合曲面S的通量的表达式为: 。
6.电磁波从一种媒质入射到理想 表面时,电磁波将发生全反射。 7.静电场是无旋场,故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于 。 8.如果两个不等于零的矢量的 等于零,则此两个矢量必然相互垂直。
9.对平面电磁波而言,其电场、磁场和波的传播方向三者符合 关系。
1
二、简述题 (每小题5分,共20分)
BEt,试说明其物理意义,并写出方程的积分形式。 11.已知麦克斯韦第二方程为
12.试简述唯一性定理,并说明其意义。
13.什么是群速?试写出群速与相速之间的关系式。 14.写出位移电流的表达式,它的提出有何意义?
三、计算题 (每小题10分,共30分)
15.按要求完成下列题目 (1)判断矢量函数
ˆxxzeˆyBy2e是否是某区域的磁通量密度?
(2)如果是,求相应的电流分布。 16.矢量
ˆxeˆy3eˆzA2eˆx3eˆyeˆz,求 B5e,
(1)AB (2)AB
17.在无源的自由空间中,电场强度复矢量的表达式为
ˆx3E0eˆy4E0ejkzEe
(1) 试写出其时间表达式; (2) 说明电磁波的传播方向;
2
四、应用题 (每小题10分,共30分)
18.均匀带电导体球,半径为a,带电量为Q。试求 (1) 球内任一点的电场强度 (2) 球外任一点的电位移矢量。
19.设无限长直导线与矩形回路共面,(如图1所示), (1)判断通过矩形回路中的磁感应强度的方向(在图中标出); (2)设矩形回路的法向为穿出纸面,求通过矩形回路中的磁通量。
图1
20.如图2所示的导体槽,底部保持电位为(1) 写出电位满足的方程; (2) 求槽内的电位分布
U0,其余两面电位为零,
无穷远 图2 五、综合题(10 分)
21.设沿
z方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体,如图3所示,该电磁波电场只有x分量即
ˆxE0ejzEe
(1) 求出入射波磁场表达式;
(2) 画出区域1中反射波电、磁场的方向。
3
区域1 区域2
《电磁场与电磁波》试题2
一、填空题(每小题1分,共10分)
1.在均匀各向同性线性媒质中,设媒质的介电常数为,则电位移矢量D和电场E满足的方程为: 。
2.设线性各向同性的均匀媒质中电位为,媒质的介电常数为,电荷体密度为为 。
3.时变电磁场中,坡印廷矢量的数学表达式为 。 4.在理想导体的表面,电场强度的 分量等于零。
V,电位所满足的方程
5.表达式SArdS称为矢量场A(r)穿过闭合曲面S的 。
6.电磁波从一种媒质入射到理想导体表面时,电磁波将发生 。 7.静电场是保守场,故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于 。 8.如果两个不等于零的矢量的点积等于零,则此两个矢量必然相互 。 9.对横电磁波而言,在波的传播方向上电场、磁场分量为 。
10.由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场,恒定磁场是 场,因此,它可用磁矢位函数的旋度来表示。
二、 简述题 (每小题5分,共20分)
11.试简述磁通连续性原理,并写出其数学表达式。 12.简述亥姆霍兹定理,并说明其意义。
13.已知麦克斯韦第二方程为
BEdldStCS,试说明其物理意义,并写出方程的微分形式。
14.什么是电磁波的极化?极化分为哪三种?
三、计算题 (每小题10分,共30分)
ˆxyzeˆzAyx2e15.矢量函数
,试求
A(1)
(2)A
ˆxeˆyˆx2eˆzBeA2e16.矢量,,求
4
(1)AB
(2)求出两矢量的夹角 17.方程u(x,y,z)x2y2z2给出一球族,求
(1)求该标量场的梯度; (2)求出通过点
1,2,0处的单位法向矢量。
四、应用题 (每小题10分,共30分)
18.放在坐标原点的点电荷在空间任一点r处产生的电场强度表达式为
E
q40r2ˆre
(1)求出电力线方程;(2)画出电力线。
19.设点电荷位于金属直角劈上方,如图1所示,求 (1) 画出镜像电荷所在的位置
(2) 直角劈内任意一点(x,y,z)处的电位表达式
图1 20.设时变电磁场的电场强度和磁场强度分别为:
EE0cos(te) HH0cos(tm)
(1) 写出电场强度和磁场强度的复数表达式
(2)
1SavE0H0cos(em)2证明其坡印廷矢量的平均值为:
z方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体,如图2所示,该电磁波电场只有x分量即
五、综合题 (10分)
21.设沿ˆxE0ejzEe
(3) 求出反射波电场的表达式; (4) 求出区域1 媒质的波阻抗。
5
区域1 区域2
《电磁场与电磁波》试题3
一、填空题(每小题 1 分,共 10 分)
6
2.在自由空间中电磁波的传播速度为 m/s。
3.磁感应强度沿任一曲面S的积分称为穿过曲面S的 。 4.麦克斯韦方程是经典 理论的核心。
7
6.在导电媒质中,电磁波的传播速度随频率变化的现象称为 。 7.电磁场在两种不同媒质分界面上满足的方程称为 。 8.两个相互靠近、又相互绝缘的任意形状的 可以构成电容器。
8
9
10.所谓分离变量法,就是将一个 函数表示成几个单变量函数乘积的方法。
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
10
12.试简述什么是均匀平面波。
13.试简述静电场的性质,并写出静电场的两个基本方程。 14.试写出泊松方程的表达式,并说明其意义。
三、计算题 (每小题10 分,共30分)
25ˆr2Eer,求 15.用球坐标表示的场
(1) 在直角坐标中点(-3,4,5)处的
E;
(2) 在直角坐标中点(-3,4,5)处的Ex分量 16.矢量函数
ˆxyeˆyxeˆzAx2e,试求
A(1)
11
22u(x,y)xy17.已知某二维标量场,求
(1)标量函数的梯度; (2)求出通过点
1,0处梯度的大小。
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
jkzˆEe3Eex018.在无源的自由空间中,电场强度复矢量的表达式为
(3) 试写出其时间表达式; (4) 判断其属于什么极化。
12
(1) 电位;
(2) 求出该点处的电场强度矢量。 20.如图1所示的二维区域,上部保持电位为
U0,其余三面电位为零,
(1) 写出电位满足的方程和电位函数的边界条件 (2) 求槽内的电位分布
13
b
a
图1 五、综合题 (10 分)
14
(5) 试写出均匀平面电磁波入射波电场的表达式; (6) 求出反射系数。
15
区域1 区域2
《电磁场与电磁波》试题(4)
一、填空题(每小题 1 分,共 10 分)
ˆxeˆyeˆz的大小为 。 Ae1.矢量
2.由相对于观察者静止的,且其电量不随时间变化的电荷所产生的电场称为 。 3.若电磁波的电场强度矢量的方向随时间变化所描绘的轨迹是直线,则波称为 。 4.从矢量场的整体而言,无散场的 不能处处为零。
16
6.随时间变化的电磁场称为 场。
7.从场角度来讲,电流是电流密度矢量场的 。
8.一个微小电流环,设其半径为a、电流为I,则磁偶极矩矢量的大小为 。
17
10.法拉第电磁感应定律的微分形式为 。
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.简述恒定磁场的性质,并写出其两个基本方程。 12.试写出在理想导体表面电位所满足的边界条件。 13.试简述静电平衡状态下带电导体的性质。 14.什么是色散?色散将对信号产生什么影响?
三、计算题 (每小题10 分,共30分)
18
15.标量场x,y,zx2y3ez,在点P1,1,0处
(1)求出其梯度的大小 (2)求梯度的方向 16.矢量
ˆx2eˆyAeˆx3eˆz,求 B,e(1)AB (2)AB
17.矢量场A的表达式为
A(1)求矢量场的散度。
(2)在点
1,1处计算矢量场A的大小。
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.一个点电荷q位于(1) 求出空间任一点
a,0,0处,另一个点电荷2q位于a,0,0处,其中a0。
x,y,z处电位的表达式;
(2) 求出电场强度为零的点。
19.真空中均匀带电球体,其电荷密度为,半径为a,试求 (1) 球内任一点的电位移矢量 (2) 球外任一点的电场强度
20. 无限长直线电流I垂直于磁导率分别为
1和2的两种磁介质的交界面,如图1所示。
(1) 写出两磁介质的交界面上磁感应强度满足的方程 (2) 求两种媒质中的磁感应强度
B1和B2。
B1
1
B2
图1 2
五、综合题 (10分)
19
20
(1)试画出入射波磁场的方向 (2)求出反射波电场表达式。
图2
《电磁场与电磁波》试题(5)
一、填空题(每小题 1 分,共 10 分)
1.静电场中,在给定的边界条件下,拉普拉斯方程或泊松方程的解是唯一的,这一定理称为 。
2.变化的磁场激发 ,是变压器和感应电动机的工作原理。 3.从矢量场的整体而言,无旋场的 不能处处为零。 4. 方程是经典电磁理论的核心。
5.如果两个不等于零的矢量的点乘等于零,则此两个矢量必然相互 。 6.在导电媒质中,电磁波的传播速度随 变化的现象称为色散。 7.电场强度矢量的方向随时间变化所描绘的 称为极化。 8.两个相互靠近、又相互 的任意形状的导体可以构成电容器。
21
10.所谓分离变量法,就是将一个多变量函数表示成几个 函数乘积的方法。
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.简述高斯通量定理,并写出其积分形式和微分形式的表达式。 12.试简述电磁场在空间是如何传播的? 13.试简述何谓边界条件。
14.已知麦克斯韦第三方程为SBdS0,试说明其物理意义,并写出其微分形式。
三、计算题 (每小题10 分,共30分)
15.已知矢量
ˆxxeˆyxyeˆzy2zAe,
(1) 求出其散度
22
(2) 求出其旋度 A16.矢量
eˆx2eˆy,Beˆx3eˆz, (1)分别求出矢量A和B的大小 (2)AB E17.给定矢量函数
eˆxyeˆyx,试
(1)求矢量场E的散度。
(2)在点
3,4处计算该矢量E的大小。
四、应用题 (每小题 10分,共30分
18.设无限长直线均匀分布有电荷,已知电荷密度为l如图1所示,求
(1) 空间任一点处的电场强度; (2) 画出其电力线,并标出其方向。
19. 设半径为a的无限长圆柱内均匀地流动着强度为I的电流,设柱外为(1) 柱内离轴心r任一点处的磁场强度; (2) 柱外离轴心r任一点处的磁感应强度。
20.一个点电荷q位于一无限宽和厚的导电板上方,如图2所示, (1) 计算任意一点的Px,y,z的电位;
(2) 写出z0的边界上电位的边界条件。
图2 五、综合题 (10分)
23
图1 自由空间,求
24
(1)求出媒质1中入射波的电场表达式; (2)求媒质2中的波阻抗。
媒质1 媒质2 图3
《电磁场与电磁波》试题(6)
一、填空题(每小题 1 分,共 10 分)
1.如果一个矢量场的旋度等于零,则称此矢量场为 。 2.电磁波的相速就是 传播的速度。
3. 实际上就是能量守恒定律在电磁问题中的具体表现。 4.在导电媒质中,电磁波的传播 随频率变化的现象称为色散。 5.一个标量场的性质,完全可以由它的 来表征。 6.由恒定电流所产生的磁场称为 。
7.若电磁波的电场强度矢量的方向随时间变化所描绘的轨迹是圆,则波称为 。
25
8.如果两个不等于零的矢量相互平行,则它们的叉积必等于 。 9.对平面电磁波而言,其电场和磁场均 于传播方向。
26
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.任一矢量场为A(r),写出其穿过闭合曲面S的通量表达式,并讨论之。
12.什么是静电场?并说明静电场的性质。 13.试解释什么是TEM波。
14.试写出理想导体表面电场所满足的边界条件。
三、计算题 (每小题10分,共30分)
15.某矢量函数为Ex2eˆxyeˆy
(1)试求其散度
(2)判断此矢量函数是否可能是某区域的电场强度(静电场)?
16.已知A、B和C为任意矢量,若ABAC,则是否意味着
(1)B总等于C呢?
(2)试讨论之。
4,217.在圆柱坐标系中,一点的位置由3,3定出,求该点在 (1)直角坐标系中的坐标 (2)写出该点的位置矢量。
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.设z0为两种媒质的分界面,z0为空气,其介电常数为
,z0为介电常数250的媒质2。已知空气中的
场强度为E14eˆxeˆz,求 (1)空气中的电位移矢量。 (2)媒质2中的电场强度。
19.设真空中无限长直导线电流为I,沿z轴放置,如图1所示。求 (1)空间各处的磁感应强度B (2)画出其磁力线,并标出其方向。
27
z I 1 图1)电容器中的电场强度; 2)上极板上所储存的电荷。
28
((
五、综合题 (10分)
29
(1)求出媒质1中电磁波的波数; (2)反射系数。
媒质1 媒质2 图3
《电磁场与电磁波》试题(7)
30
一、填空题 (每小题 1 分,共 10 分)
1.如果一个矢量场的散度等于零,则称此矢量场为 。 2.所谓群速就是包络或者是 传播的速度。
3.坡印廷定理,实际上就是 定律在电磁问题中的具体表现。 4.在理想导体的内部,电场强度 。
A5.矢量场(r)在闭合曲线C上环量的表达式为: 。
31
7.静电场是保守场,故电场强度从P1到P2的积分值与 无关。
8.如果两个不等于零的矢量的叉积等于零,则此两个矢量必然相互 。 9.对平面电磁波而言,其电场、磁场和波的 三者符合右手螺旋关系。
32
33
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.什么是恒定磁场?它具有什么性质?
12.试简述法拉第电磁感应定律,并写出其数学表达式。 13.什么是相速?试写出群速与相速之间的关系式。
14.高斯通量定理的微分形式为D,试写出其积分形式,并说明其意义。
三、计算题 (每小题10 分,共30分)
15.自由空间中一点电荷位于S3,1,4,场点位于P2,2,3
(1)写出点电荷和场点的位置矢量 (2)求点电荷到场点的距离矢量R 16.某二维标量函数uy2x,求
(1)标量函数梯度u
(2)求梯度在正x方向的投影。
ˆxxeˆyyeˆzz,求 Ae17. 矢量场
(1)矢量场的散度 (2)矢量场A在点
1,2,2处的大小。
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
34
35
2)画出其电力线。
19.同轴线内导体半径为a,外导体半径为b,内、外导体间介质为空气,其间电压为U (1)求r(2)求aa处的电场强度;
rb处的电位移矢量。
图2
36
37
1)B2与法线的夹角2 B2)磁感应强度2的大小
五、综合题 图3 10分)
38
(
1)求出媒质2中电磁波的相速;
2)透射系数。
《电磁场与电磁波》试题(8)
一、填空题(每小题 1 分,共 10 分)
1.已知电荷体密度为,其运动速度为v,则电流密度的表达式为: 。
39
40
3.时变电磁场中,平均坡印廷矢量的表达式为 。 4.时变电磁场中,变化的电场可以产生 。 5.位移电流的表达式为 。 6.两相距很近的等值异性的点电荷称为 。
7.恒定磁场是 场,故磁感应强度沿任一闭合曲面的积分等于零。
8.如果两个不等于零的矢量的叉积等于零,则此两个矢量必然相互 。 9.对平面电磁波而言,其电场、磁场和波的 三者符合右手螺旋关系。
41
二、简述题 5分,共 20 分)
42
(每小题
12.什么是横电磁波?
43
A14.设任一矢量场为(r),写出其穿过闭合曲线C的环量表达式,并讨论之。
三、计算题 (每小题5 分,共30分)
44
ˆˆˆAe2e3e4ˆx,求 Bexyz和15.矢量
(1)它们之间的夹角; (2)矢量A在B上的分量。
ˆrr, 16.矢量场在球坐标系中表示为Ee(1)写出直角坐标中的表达式; (2)在点(1,2,2)处求出矢量场的大小。
ˆxyeˆyx,求 Ae17.某矢量场
(1)矢量场的旋度; (2)矢量场A的在点
1,1处的大小。
1,2,1处,设观察点位于P3,4,5处,求
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.自由空间中一点电荷电量为2C,位于S(1)观察点处的电位; (2)观察点处的电场强度。
45
46
1)求arb处的磁场强度;2)求rc处的磁场强度。
图1 47
1) 电容器间电场强度;
48
(
(2)
电容器极板间电压。
图 2 五、综合题 10分)
49
(
1)求出媒质2电磁波的波阻抗;
2)求出媒质1中电磁波的相速。
媒质1 媒质2 图3
《电磁场与电磁波》试题(9)
一.填空题(共20分,每小题4分)
1.对于某一标量u和某一矢量A:
(u)= ;(A)= 。
50
2.对于某一标量u,它的梯度用哈密顿算子表示为 ;在直角坐标系下表示为 。
3.写出安培力定律表达式 。
出毕奥-沙伐定律表达式 。
4.真空中磁场的两个基本方程的积分形式为 和 。
51
二.判断题(共20分,每小题2分)
正确的在括号中打“√”,错误的打“×”。
1.电磁场是具有确定物理意义的矢量场,但这些矢量场在一定的区域内并不具有一定的分布规律。( ) 2.矢量场在闭合路径上的环流和在闭合面上的通量都是标量。( )
3.按统一规则绘制出的力线可以确定矢量场中各点矢量的方向,还可以根据力线的疏密判别出各处矢量的大小及变化趋势。( )
4.从任意闭合面穿出的恒定电流为零。( )
5.在无界真空中,如果电荷分布状态已确定,则他们的电场分布就可以确定。( ) 6.一根微小的永久磁针周围的磁场分布与微小电流环周围的磁场分布是不同的。( ) 7.
52
电场强度是“场”变量,它表示电场对带电质点产生作用的能力。( )
8.导体或介质所受到的静电力可以由能量的空间变化率计算得出。( )
9. 静电场空间中,任意导体单位表面所受力等于该导体单位表面的电荷量与该点的电场强度的乘积。( )
10.无自由电流区域的磁场边值问题和无自由电荷区域的静电场边值问题完全相似,求解方法也相同。( )
三.简答题(共30分,每小题5分)
53
2.说明矢量场的通量和环量。
3.当电流恒定时,写出电流连续性方程的积分形式和微分形式。 4.写出真空中静电场的两个基本方程的积分形式和微分形式。 5.写出静电场空间中,在不同的导电媒质交界面上的边界条件。 6.说明恒定磁场中的标量磁位。
四.计算题(共30分,每小题10分)
1.已知空气填充的平面电容器内的电位分布为2.一半径为a的均匀带电圆盘,电荷面密度为
ax2b,求与其相应得电场及其电荷的分布。
,求圆盘外轴线上任一点的电场强度。
3.自由空间中一半径为a的无限长导体圆柱,其中均匀流过电流I,求导体内外的磁感应强度。
《电磁场与电磁波》试题(10)
一、填空题(共20分,每小题4分)
1.对于矢量A,若A=
eA+eAy+eAxxyzz,
:
eeyx= ;
eezz= ;
ex= ;exex= 。
2.对于某一矢量A,它的散度定义式为 ;
哈密顿算子表示为 。 3.对于矢量A,写出:
斯定理 ;
托克斯定理 。
4.真空中静电场的两个基本方程的微分形式为 和 。
55
二.判断题(共20分,每小题2分)
正确的在括号中打“√”,错误的打“×”。
1.描绘物理状态空间分布的标量函数和矢量函数,在时间为一定值的情况下,它们是唯一的。( ) 2.标量场的梯度运算和矢量场的旋度运算都是矢量。( ) 3.梯度的方向是等值面的切线方向。( ) 4.恒定电流场是一个无散度场。( )
5.一般说来,电场和磁场是共存于同一空间的,但在静止和恒定的情况下,电场和磁场可以进行分析。( )
6.静电场和恒定磁场都是矢量场,在本质上也是相同的。( ) 7.研究物质空间内
56
的电场时,仅用电场强度一个场变量不能完全反映物质内发生的静电现象。( )
8.泊松方程和拉普拉斯方程都适用于有源区域。( )
9.静电场的边值问题,在每一类的边界条件下,泊松方程或拉普拉斯方程的解都是唯一的。(10.物质被磁化问题和磁化物质产生的宏观磁效应问题是不相关的两方面问题。( )
57
)
三.简答题(共30分,每小题5分)
1.用数学式说明梯无旋。
2.写出标量场的方向导数表达式并说明其涵义。 3.说明真空中电场强度和库仑定律。 4.实际边值问题的边界条件分为哪几类? 5.写出磁通连续性方程的积分形式和微分形式。 6.写出在恒定磁场中,不同介质交界面上的边界条件。
四.计算题(共30分,每小题10分)
58
2.总量为q的电荷均匀分布在单位半径为a,介电常数为的体内,球外为空气,求静电能量。
59
60
《电磁场与电磁波》试题(11)
一.填空题(共20分,每小题4分)
1.对于矢量A,若A=
eA+eAy+eAxxyzz,
:
eezx= ;
eexx= ;
ey= ;eyey= 。
2.哈密顿算子的表达式为= ,
性质是 。 3.电流连续性方程在电流恒定时,
分形式的表达式为 ;
分形式的表达式为 。 4.静电场空间中,在不同的导电媒质交界面上,边界条件为
和 。
5.用矢量分析方法研究恒定磁场时,需要两个基本的场变量,即
61
二.判断题(共20分,每小题2分)
正确的在括号中打“√”,错误的打“×”。
62
2.矢量场在闭合路径上的环流是标量,矢量场在闭合面上的通量是矢量。(3.空间内标量值相等的点集合形成的曲面称为等值面。( ) 4.空间体积中有电流时,该空间内表面上便有面电流。( ) 5.电偶极子及其电场与磁偶极子及其磁场之间存在对偶关系。( )
63
)
7.泊松方程适用于有源区域,拉普拉斯方程适用于无源区域
65
。( )
8.均匀导体中没有净电荷,在导体面或不同导体的分界面上,也没有电荷分布。( ) 9.介质表面单位面积上的力等于介质表面两侧能量密度之差。( ) 10.安培力可以用磁能量的空间变化率来计算。( )
三.简答题(共30分,每小题5分)
2.说明矢量场的环量和旋度。
3.写出安培力定律和毕奥-沙伐定律的表达式。 4.说明静电场中的电位函数,并写出其定义式。
66
5.写出真空中磁场的两个基本方程的积分形式和微分形式。 6.说明矢量磁位和库仑规范。
四.计算题(共30分,每小题10分)
1.已知
3x2y,Ax2yzey3xy2ez求rot(A)
,求直线外一点的电场强度
。
2.自由空间一无限长均匀带电直线,其线电荷密度为
3.半径为a的带电导体球,已知球体电位为U(无穷远处电位为零),试计算球外空间的电位函数。
《电磁场与电磁波》试题(1)参
二、简答题 (每小题5分,共20分)
11.答:意义:随时间变化的磁场可以产生电场。 (3分)
B积分形式为:EdldS (2分) tCS12.答:在静电场中,在给定的边界条件下,拉普拉斯方程或泊松方程的解是唯一的,这一定理称为唯一性定理。 (3分)
67
13.答:电磁波包络或能量的传播速度称为群速。 (3分)
速vg与相速vp的关系式为: vgvpdvp1vpd (2分)
D14.答:位移电流:Jd 位移电流产生磁效应代表了变化的电场能够产生磁场,使麦克斯韦能够
t预言电磁场以波的形式传播,为现代通信打下理论基础。
三、计算题 (每小题10 分,共30分)
15.按要求完成下列题目
68
(1)判断矢量函数Bˆxxzeˆy是否是某区域的磁通量密度? y2e(2)如果是,求相应的电流分布。 解:(1)根据散度的表达式
BxByBz Bxyz (3分)
矢量函数B代入,显然有
(1分)
:该矢量函数为某区域的磁通量密度。 (1分)
2)电流分布为:
1JB0(2分)ˆzez0ˆxexy21ˆyeyxz (2分)0ˆx2yzeˆzxe(1分)ˆxeˆy3eˆz,B5eˆx3eˆyeˆz,求 16.矢量A2e(1)
AB
(2)AB
ˆx2eˆy4eˆz (5分) 解:(1)AB7e(2)
AB103310 (5分)
17.在无源的自由空间中,电场强度复矢量的表达式为
ˆx3E0eˆy4E0ejkz Ee
69
(5) 试写出其时间表达式; (6) 说明电磁波的传播方向; 解:(1)该电场的时间表达式为:Ez,tReEejt (3分)
(2分) (2)由于相位因子为ejkz,其等相位面在xoy平面,传播方向为z轴方向。 (5分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.均匀带电导体球,半径为a,带电量为Q。试求 (3) 球内任一点的电场 (4) 球外任一点的电位移矢量
解:(1)导体内部没有电荷分布,电荷均匀分布在导体表面,由高斯定理可知在球内处处有:
(3分)
故球内任意一点的电位移矢量均为零,即 (1分)
E0(2)由于电荷均匀分布在rra (1分)
a的导体球面上,故在ra的球面上的电位移矢量的大小处处相等,方
ˆr,由高斯定理有 向为径向,即DD0e (3分) 即
4r2D0Q (1分)
ra (1分)
QˆrˆDD0ee整理可得:2r4r19.设无限长直导线与矩形回路共面,(如图1所示),求 (1)判断通过矩形回路中的磁感应强度的方向(在图中标出); (2)设矩形回路的法向为穿出纸面,求通过矩形回路中的磁通量。 解:建立如图坐标
(1) 通过矩形回路中的磁感应强度的方向为穿入纸面,即为
ˆye方向。
70
(5分)
(2) 在xoz平面上离直导线距离为x处的磁感应强度可由下式求出:
(3分)
即:
Iˆy0 (1分) Be2x通过矩形回路中的磁通量
da/2BdSb0I0Iad Sxdza/22xdxdz2lndb z x
图1 20.解:(1)由于所求区域无源,电位函数必然满足拉普拉斯方程。:电位函数为x,y,则其满足的方程为:
(3分) (2)利用分离变量法: x,yfxgy
(2分)
71
无穷远 图2 1分) (
根据边界条件x0xay0,x,y的通解可写为:
nx,yAnsinan1
xeany(1分)
再由边界条件:
y0nAnsinxU0an1求得
An An2U01cosnπ (1分) nny2U0na槽内的电位分布为 x,y1cosnπsinxenan1五、综合题 ( 10 分)
(7)
1ˆzE (2分) 21.解:(1)He0 (2分)
(1分)
ˆx(3分) 2) 区域1中反射波电场方向为eˆy (2分) 场的方向为e
《电磁场与电磁波》试题(2)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11. 答:磁通连续性原理是指:磁感应强度沿任一闭合曲面的积分等于零,或者是从闭合曲面S穿出去的
72
通量等于由S外流入S内的通量。 (3分)
12.答:当一个矢量场的两类源(标量源和矢量源)在空间的分布确定时,该矢量场就唯一地确定了,这一规律称为亥姆霍兹定理。 (3分)
73
74
75
76
B程的微分形式:E (2分)
t14.答:电磁波的电场强度矢量的方向随时间变化所描绘的轨迹称为极化。(2分)
化可以分为:线极化、圆极化、椭圆极化。(3分)
三、计算题 (每小题10分,共30分)
2ˆxyzeˆz,试求 15.矢量函数Ayxe(1)A
(2)A
AAyAzAx解:(1)xyz2xyyˆxeAx(2)
yx2ˆyey0ˆzezyz(3分)
(2分)(3分)
ˆxzeˆzx2e(2分)ˆx2eˆz,Beˆxeˆy,求 16.矢量A2e(1)AB
(2)求出两矢量的夹角
解:(1)
ˆx2eˆzeˆxeˆyAB2eˆxeˆy2eˆze(3分)(2分)
(2)根据ABABcos (2分)
77
(2分)
以60 (1分)
uuuˆyˆzeexyz17.解:(1)
ˆx2xeˆy2yeˆz2zeˆxueˆ(2)nuu(3分)
(2分) (2分)
ˆ所以nˆx2eˆy4e416ˆxeˆy2e5 (3分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.放在坐标原点的点电荷在空间任一点r处产生的电场强度表达式为 Eq40r2ˆr e(1)求出电力线方程;(2)画出电力线。
解:(1)E由力线方程得
q40r2ˆreqr40r3q40r3ˆxeˆexyˆzz (2分) yexyz (2分) dxdydz对上式积分得
yC1xzC2y式中,C1,C2为任意常数。 (2)电力线图18-2所示。
(1分)
(注:电力线正确,但没有标方向得3分)
图18-2
78
图1
19.设点电荷位于金属直角劈上方,如图1所示,求 (3) 画出镜像电荷所在的位置
(4) 直角劈内任意一点(x,y,z)处的电位表达式 解:(1)镜像电荷所在的位置如图19-1所示。 (注:画对一个镜像得2分,三个全对得5分)
qqq图19-1
图19-2
(2)如图19-2所示任一点(x,y,z)处的电位为
(3分)
r1其中,
r2r3r4x12y22z2x12y22z2 (2分)
222x1y2zx12y22z220.设时变电磁场的电场强度和磁场强度分别为:
EE0cos(te) HH0cos(tm)
(3) 写出电场强度和磁场强度的复数表达式 (4) 证明其坡印廷矢量的平均值为:Sav1E0H0cos(em) 279
解:(1)电场强度的复数表达式
je EE0e (3分)
电场强度的复数表达式
(2分) (2)根据 Sav
1ReEH*2得 (2分)
j(em)11SavReE0H0eE0H0cos(em) (3分)
22五、综合题 (共10分)
21.设沿z方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体,如图2所示,该电磁波电场只有x分量即
ˆxE0ejz Ee(8) 求出反射波电场的表达式; (9) 求出区域1 媒质的波阻抗。
解:(1)设反射波电场
ˆxErejz Ere区域1 区域2 区域1中的总电场为 根据zˆx(E0ejzErejz) (2分) EEre0导体表面电场的切向分量等于零的边界条件得
ErE0 (2分)
因此,反射波电场的表达式为
ˆxE0ejz (1分) Ere(2)媒质1的波阻抗
因而得
00 (3分)
120377() (2分)
80
《电磁场与电磁波》试题(3)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
D11.答:它表明时变场中的磁场是由传导电流J和位移电流共同产生(3分)。
t方程的积分形式为
(2分)
12. 答:与传播方向垂直的平面称为横向平面;(1分)
磁场E和H的分量都在横向平面中,则称这种波称为平面波;(2分)
其横向平面中场值的大小和方向都不变的平面波为均匀平面波。(2分)
13.答:静电场为无旋场,故沿任何闭合路径的积分为零;或指出静电场为有势场、保守场
电场的两个基本方程积分形式:
微分形式
81
者写出一组即可,每个方程1分。 14.答:
(3分)
表示求解区域的电位分布仅决定于当地的电荷分布。(2分)
三、计算题 (每小题10分,共30分)
15.用球坐标表示的场Eeˆ25rr2,求
(3) 在直角坐标中点(-3,4,5)处的
E;
(4) 在直角坐标中点(-3,4,5)处的Ex分量 解:
(1)在直角坐标中点(-3,4,5)在球坐标中的矢径大小为: r32425252 该处的电场大小为:
(3分) (2)将球坐标中的场表示为
(2分) 故
Ex25xr3 r52,x3代入上式即得:
E32x20
82
2分)2分)1分) (
( (
16.矢量函数Ax2ˆxyeˆyxeˆz,试求 e(1)A
83
解: (1)
AAxAyAzxyz (3分)2x1 (2分) (2)
xy平面上面元矢量为
dSˆezdxd y 84
2分)
(
过此正方形的通量为
(3分) 17.已知某二维标量场u(x,y)(1)标量函数的梯度; (2)求出通过点解:
(1)对于二维标量场
x2y2,求
1,0处梯度的大小。
uuuˆxˆy (3分) eexy
ˆx2yeˆy (2分) 2xe(2)任意点处的梯度大小为
u2x2y2 (2分)
在点
1,0处梯度的大小为:
u2 (3分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.在无源的自由空间中,电场强度复矢量的表达式为 E(7) 试写出其时间表达式; (8) 判断其属于什么极化。 解:
(1)该电场的时间表达式为:Eˆx3E0ejkz ez,tReEejt
(2分)
(3分)
(2) 该波为线极化 (5分)
85
86
(3) 电位;
(4) 求出该点处的电场强度矢量。 解:
(1)空间任意一点
x,y,z处的电位为:
(3分)
x0,y0,z4,q14C,q24C代入上式得空间点0,0,4处的电位为:
(2)空间任意一点
0,0,40 (2分)
x,y,z处的电场强度为
(2分)
中,r1
ˆxyeˆyzeˆz, r2xeˆxy4eˆyzeˆz x4ex0,y0,z4,q14C,q24C代入上式
87
r2ˆy4eˆz (2分) 4e间点
0,0,4处的电场强度
(1分)
20.如图1所示的二维区域,上部保持电位为U0,其余三面电 位为零, (3) 写出电位满足的方程和电位函数的边界条件 (4) 求槽内的电位分布 解:
(1)设:电位函数为bx,y,
图1 a其满足的方程为:
(3分)
(2分) (2)利用分离变量法: x,yfxgy
(2分)
88
据边界条件x0xay00,x,y的通解可写为:
由边界条件:
得
An
A2U0nnsinhn1cosnπab内的电位分布为:
(1分)
五、综合题 (10 分)
2分) (
90
试写出均匀平面电磁波入射波电场的表达式;91
区域1 区域2 (10)
(11) 求出反射系数。 解:
1.
由题意:
(2)设反射系数为R,
(2分)
导体表面z0处总电场切向分量为零可得:
反射系数 R
1 (3分)
《电磁场与电磁波》试题(4)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.答:恒定磁场是连续的场或无散场,即磁感应强度沿任一闭合曲面的积分等于零。产生恒定磁场的源是矢量源。 (3分)
个基本方程:
BdS0 (1分)
CHdlIS (1分)
92
写出微分形式也对)
12.答:设理想导体内部电位为2,空气媒质中电位为1。
于理想导体表面电场的切向分量等于零,或者说电场垂直于理想导体表面,因此有
1S2S (3分)
01nS (2分)
13.答:静电平衡状态下,带电导体是等位体,导体表面为等位面;(2分)
体内部电场强度等于零,在导体表面只有电场的法向分量。(3分)
14.答:在导电媒质中,电磁波的传播速度随频率变化的现象称为色散。 (3分)
散将使信号产生失真,从而影响通信质量。 (2分)
三、计算题 (每小题10分,共30分)
15.标量场x,y,zx2y3ez,在点P1,1,0处
(1)求出其梯度的大小 (2)求梯度的方向 解:(1)ˆxeˆyˆzeexyz (2分)
ˆx2xy3eˆy3x2y2eˆzeze (2分)
度的大小: (2)梯度的方向
P14 (1分)
93
ˆn (3分)
ˆnˆx2eˆy3eˆze (2分)
1416.矢量Aeˆ2eˆxy,Beˆx3eˆz,求 (1)AB (2)AB
ˆeˆyeˆz解:(1)根据ABexAxAyAz BxByBzeˆxeˆyeˆz以AB120eˆx6eˆy3eˆz2 103(2)
ABeˆx2eˆyeˆx3eˆz (3分) A17.矢量场
的表达式为
(1)求矢量场
A的散度。
,1(2)在点1处计算矢量场A的大小。
解:(1)
94
(3分)
2分) (2分) (
(2)在点
1,1处 矢量
ˆx4eˆy Ae(2分)
以矢量场A在点1,1处的大小为
A421172 (3分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.一个点电荷q位于a,0,0处,另一个点电荷2q位于a,0,0处,其中a0。求
(3) 求出空间任一点
x,y,z处电位的表达式;
(4) 求出电场强度为零的点。
图18-1
解:(1)建立如图18-1所示坐标
间任一点的电位
q12 (3分) 40r2r1中,r1xa2y2z2 (1分)
(1分)
(2)根据分析可知,电场等于零的位置只能位于两电荷的连线上的q的左侧,(2分)
位于x处,则在此处电场强度的大小为
95
Eq4120xa2xa2 上式等于零得
12xa2xa2
得
x322a
19.真空中均匀带电球体,其电荷密度为,半径为a,试求 (3) 球内任一点的电位移矢量 (4) 球外任一点的电场强度
解:(1)作半径为r的高斯球面,在高斯球面上电位移矢量的大小不变,据高斯定理,有
D4r243r3 D3r ra 2)当ra时,作半径为r的高斯球面,根据高斯定理,有
D4r243a3 a3D3r3r 场强度为
Ea333r 0r
96
(2分)
(1分)
(2分)
(2分) (1分) 2分) (2分)
1分) ((
97
(3) 写出两磁介质的交界面上磁感应强度满足的方程(4) 求两种媒质中的磁感应强度B1和B2。 解:(1)磁感应强度的法向分量连续 B1nB2n (2分)
据磁场强度的切向分量连续,即 H1tH2t (1分)
而,有
B1tB2t (2分)
1 2 98
B1 1 B2
2
图1
99
100
由安培定律
HdlIC
HI2r 而区域1和区域2中的磁感应强度分别为
B1eˆ1I2r Beˆ2I22r 五、综合题 (10分)
(1分)
(1分)(1分)
101
102
(1)试画出入射波磁场的方向 (2)求出反射波电场表达式。
解:(1)入射波磁场的方向如图21-1所示。
图2
2)设反射波电场
EeˆjzryEre 域1中的总电场为
EEˆjzrey(E0eErejz) 据z0导体表面电场的切向分量等于零的边界条件得 ErE0
103
H 图21-1
(2分) 2分)
(
此,设反射波电场为
ˆyE0ejz (1分) Ere《电磁场与电磁波》试题(5)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.答:高斯通量定理是指从封闭面发出的总电通量数值上等于包含在该封闭面内的净正电荷。(3分)
积分形式和微分形式的表达式分别为:
DdVVVVdV
(2分) 12.答:变化的电场产生磁场;
化的磁场产生电场;(3分)
电磁场以波的形式传播出去,即为电磁波。(2分)
13.答:决定不同介质分界面两侧电磁场变化关系的方程称为边界条件。 (5分) 14.答:其物理意义为:
104
105
微分形式为:B0 三、计算题
(2分)
10 分,共30分)
106
(每小题
ˆxeˆxyeˆy15.已知矢量Ae2z,
xy
z(3) 求出其散度 (4) 求出其旋度 解 (1)
AAxAyAzxyz (2分) (2)
16.矢量Aeˆx2eˆy,Beˆx3eˆz,(A1)分别求出矢量
和B的大小
B(2)A
解: (1) A12225
B123210 (2)
ABAxBxAyByAzBz
1120031 17.给定矢量函数Eeˆxyeˆyx,试 (3分) (3分)
2分)
(3分)
(2分)107
(
(1)求矢量场E的散度。
(2)在点3,4处计算该矢量E的大小。
解: (1)
(3分)
(2分) (2)点
ˆx3eˆy,故其大小为 3,4处E4eE42325 (5分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.设无限长直线均匀分布有电荷,已知电荷密度为l如图1所 示,求 (3) 空间任一点处的电场强度; (4) 画出其电力线,并标出其方向。 解(1)
108
109
110
图1 (3分)
得空间任一点处的电场强度为:
ˆrEe
l20r2分)
2)其电力线如图18-2所示。(5分) 注:如图中未标明方向得3分
19. 设半径为a的无限长圆柱内均匀地流动着强度为I的电流,设柱外为自由空间,求
(3) 柱内离轴心r任一点处的磁场强度; (4) 柱外离轴心r任一点处的磁感应强度。 解
(1)由电流的柱对称性可知,柱内离轴心r任一点处的磁场强度大小处处相等,方向为沿柱面切向
ˆ,由安培环路定律: e 111
理可得柱内离轴心r任一点处的磁场强度
112
113
ra (3分)
理可得柱内离轴心r任一点处的磁感应强度
20.一个点电荷q位于一无限宽和厚的导电板 上方,如图2所示, (3) 计算任意一点的P(4) 写出z 解:
根据镜像法,镜像点的位置如图20-1,并建立如图坐标。 (1)任意一点的Px,y,z的电位
0的边界上电位的边界条件
x,y,z的电位表示为
(3分)
其中,
r1x2y2zd2r2x2y2zd (2分)
2 114
图2 (2)z0的边界上电位的边界条件为 z00 五、综合题 (10分)
5分)
115
(
116
(1)求出媒质1中入射波的电场表达式;(2)求媒质2中的波阻抗。 解: (1)
在媒质1中的波数为
媒质1 媒质2 图3 117
k1110903k0 (2分)
媒质1中入射波的电场表达式
(3分) (2) 媒质2中的波阻抗为
(3分)
(2分)
《电磁场与电磁波》试题(6)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11答:穿过闭合曲面S的通量表达式
AdS (2分)
S 118
119
0,表示流出多于流入,说明此时在S内有正源;
0则表示流入多于流出,此时在S内有负源;
0则表示流入等于流出,此时在S内无源。 (2分)
12.答:对于观察者静止且量值不随时间变化的电荷产生的电场称为静电场。(3分)
电场是无旋场。 (2分) 13.答:与传播方向垂直的平面称为横向平面; (1分)
电磁场分量都在横向平面中,则称这种波称为平面波;(2分)
称为横电磁波即TEM波。 (2分)
14.答:理想导体表面电场所满足的边界条件:
120
场的切向分量为零;
(3分)
向分量满足:
En/0
中,为导体表面电荷密度。 (2分)
三、计算题 (每小题10分,共30分)
2ˆxyeˆy 15.某矢量函数为Exe(1)试求其散度
(2)判断此矢量函数是否可能是某区域的电场强度(静电场)? 解: (1)
(3分)
(2分) (2)
121
见,该矢量函数为无旋场,故它可能是某区域的电场强度。 (2分)
16.已知A、B和C为任意矢量,若ABAC,则是否意味着
(1)B总等于C呢? (2)试讨论之。 解:
(1) 不一定 (5分) (2)
由: 知:
ABAC
ABC0 (2分)
时当有三种可能:
A0
或
A与BC相互垂直 (3分)
17.在圆柱坐标系中,一点的位置由4,2,3定出,求该点在 3(1)直角坐标系中的坐标 (2)写出该点的位置矢量。 解:
(1)设直角坐标系中的坐标为
x,y,z,由圆柱坐标系与直角坐标系转换关系得:
(2分)
122
(2分)
(1分)
(2)任意点的位置矢量为 将
ˆxyeˆyzeˆz (3分) rxe
x,y,z的数值代入得该点的位置矢量:
(2分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分) 123
124
1)空气中的电位移矢量。
2)媒质2中的电场强度。 解: (1)
气中的电位移矢量 D10E1 (3分)
40eˆx0eˆz (2分) 2)由边界条件如图18-2所示, 切向分量 E2xE1x4
法向分量
D2zD1z0 (3分)
故:
E12zD2z/25 得媒质2中的电场强度为:
E24eˆ1x5eˆz (2分)19.设真空中无限长直导线电流为I,沿z轴放置,如图1所示。求
(1)空间各处的磁感应强度B
(2)画出其磁力线,并标出其方向。 解: (1)
125
xz图18-2 zI图1
126
分)
得: HeˆI2r 于是空间各处的磁感应强度为:
BHeˆ0I02r (2分)
127
(3
2) 磁力线如图19-2所示
(3分) 方向:与导线电流方向成右手螺旋。 (2分)
20.平行板电容器极板长为a、宽为b,极板间距为d,设两极板间的电压为U,求 (1)电容器中的电场强度; (2)上极板上所储存的电荷。 解
(1)电位满足如下方程
图 2 (1分) 边界条件: x00 xdU
方程的通解 xCxD
由边界条件得: xUdx (2分)
(2分)
Uˆx故电容器中的电场强度为 Eed(2)
ˆ 上极板上的法向矢量为 nˆx (1分) e其上的电荷密度为:
Uˆ0 0End (2分)
128
总的电荷为 QS0Udab (2分)
五、综合题 (10分)
21.平面电磁波在190的媒质1中沿z方向传播,在z0处垂直入射到240的媒质2中,
,如图3所示。
120。电磁波极化为x方向,角频率为300Mrad/s(1)求出媒质1中电磁波的波数; (2)反射系数。 解 (1)
媒质1 (1分) 媒质1电磁波的波数
媒质2 图3 k111 (2分)
0093k03 (2分)
(2)
10120401301206022
2 (2分)
(3分)
《电磁场与电磁波》试题(7)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
11.答:恒定电流所产生的不随时间变化的磁场称为恒定磁场; (3分)
具有无散、有旋特性 (2分)
129
12.答:当穿过线圈所包围面积S的磁通发生变化时,线圈回路C中将会感应一个电动势;(2分)感应
电动势在闭合回路中引起的感应电流的方向是使它所产生的磁场阻止回路中磁通的变化; (1分)
(2分)
13.答:电磁波等相位面传播的速度称为相速。 (3分)
谓群速则是包络或者是能量传播的速度;
速vp与群速vg的关系式为: vgvpdvp1vpd (2分)
14.高斯通量定理的微分形式为D,试写出其积分形式,并说明其意义。
答:
(3分)
表明从封闭面发出的总电通量数值上等于包含在该封闭面内的净正电荷。 (2分)
二、计算题 (每小题10 分,共30分)
15.自由空间中一点电荷位于S3,1,4,场点位于P2,2,3
(1)写出点电荷和场点的位置矢量 (2)求点电荷到场点的距离矢量R 解: (1)
130
电荷位置矢量 rsˆxeˆy4eˆz (3分) 3e点位置矢量 rf(2)
ˆx2eˆy3eˆz (2分) 2e 点电荷到场点的距离矢量
(3分)
(2分) 16.某二维标量函数uy2x,求
(1)标量函数梯度u
(2)求梯度在正x方向的投影。 解:
(1) 对于二维标量场
uuuˆxˆy (3分) eexy
ˆx2yeˆy (2分) e
(2)梯度在正x方向的投影
ˆx1 (5分) ueˆxxeˆyyeˆzz,求 Ae18. 矢量场
(1)矢量场的散度 (2)矢量场解: (1)
A在点1,2,2处的大小。
AAyAzAxxyz (3分)
131
1113 (2分)
(2)矢量场
A在点1,2,2处的大小
(3分)
1222223 (2分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.电偶极子电量为q,正、负电荷间距为d,沿z轴放置,中心位于原点,求 (1)求出空间任一点P(2)画出其电力线。 解:
(1) 空间任一点P处的坐标为
x,y,z处的电位表达式
x,y,z
该点处的电位为:
(3分) 其中,
(2分)
(2)电力线图如图18-2所示(5分)
零电位面 0电力线
0132
19.同轴线内导体半径为a,外导体半径为b, 内、外导体间介质为空气,其间电压为U (1)求ra处的电场强度
(2)求arb处的电位移矢量
解:
(1) 导体内部没有电荷分布,故内导体内部ra处电场强度处处为零。 (5分) (2)
133
图2
134
135
得arb任一点处的电场强度为:
( 3分)
由
arb任一点处的电位移矢量为:
D0U0Eˆerrlnb/a
(2分)
图3 136
137
1)B2与法线的夹角2
2)磁感应强度B2的大小解: (1) 由
(3分)
138
(2分)
(2) 边界上电流为零,由边界条件
(3分)
(2分)
五、综合题 (10分)
媒质1 媒质2 图4 139
140
1)求出媒质2中电磁波的相速;
2)透射系数。 解:
1)
质2中电磁波的相速为:
2)
011203401 012026022
2分)141
(
(3分)
《电磁场与电磁波》试题(8)参
二、简述题 (每小题 5分,共 20 分)
142
方程的积分形式为
(2分)
12.答:与传播方向垂直的平面称为横向平面; 电磁场分量都在横向平面中,则称这种波称为平面波;(2分)称为横电磁波。 (2分)13.答:(1)线电荷密度:
llimql0l 示单位长电荷量。
143
1分)
(2分) (
(2) 面电荷密度:
Slimq (2分)
S0S示单位面积上的电荷量。
(3) 体电荷密度:
VlimqV0V
示单位体积上的电荷量。 (1分) 14.答: 定义矢量场
A环绕闭合路径C的线积分为该矢量的环量,其表达式为
(3分)
论:
144
145
三、计算题 (每小题10分,共30分)
ˆx,求 ˆx2eˆy3eˆz4和Be15.矢量Ae(1)它们之间的夹角
(2)矢量A在B上的分量。
解:
1)
据ABABcos (2分)
A2232425.385
B1
146
(2分)
以 68.12 (1分)
(2)
矢量A在B上的分量为 ABBAB2 16.矢量场在球坐标系中表示为Eeˆrr, (1)写出直角坐标中的表达式
(2)在点(1,2,2)处求出矢量场的大小。 解
(1)直角坐标中的表达式
E
eˆrrr(3分)xeˆ
xyeˆyzeˆz(2分) (2)
22
Exy2z(3分)
1222223(2分)17.某矢量场Aeˆxyeˆyx,求 (1)矢量场的旋度
A(2)矢量场的在点1,1处的大小
解:
1)
eˆeˆxyeˆzA
xyzyx00 147
(5分) (3分)2分) (
(2) 矢量场A的在点1,1处的大小为:
Ay2x2 (3分)
2 (2分)
四、应用题 (每小题 10分,共30分)
18.自由空间中一点电荷电量为2C,位于S1,2,1处,设观察点位于P3,4,5处,求
(1)观察点处的电位 (2)观察点处的电场强度。 解: (1)任意点
x,y,z处的电位
(3分)
观察点代入
(2分) (2)
源点位置矢量 rseˆx2eˆyeˆz 点位置矢量
rf3eˆx4eˆy5eˆz 点电荷到场点的距离矢量
Rrfrs2eˆx2eˆy4eˆz
R26
148
(2分) 1分) (
149
图1 (2分)
150
151
解:(1)
152
153
a
rb (3分)
得 同轴内外导体间离轴心r任一点处的磁场强度
a(2)rrb (2分)
c区域同样利用安培环路定律
此时环路内总的电流为零,即
Hdl2rHII0 (3分)
crc
处的磁场强度为
1
H0 (2分)
155
图2
(1) 电容器间电场强度;(2) 电容器极板间电压。解:
(1) 建立如图20-1所示坐标。上极板的电荷密度为,则
Qab
1分)
156
(
板上的电荷密度与电场法向分量的关系为 0EnQab (2分)
由于平行板间为均匀电场,故 EˆxEneˆxeQ (2分) (2) 由:
上面电场代入得:
五、综合题 (10分)
0ab0UEeˆxdx xdUQd 0ab157
(3分)2分) (
158
1)求出媒质2电磁波的波阻抗;
2)求出媒质1中电磁波的相速。 解
媒质1 (1) 媒质2电磁波的波阻抗
媒质2 图3 202120602(3分)
2分(2)媒质1中电磁波的相速
vp1
11113003分
c1.0108m/s32分《电磁场与电磁波》试题(9)参
一.填空题(共20分,每小题4分)
1.0;0 2.graduu;uexuuueyez xyz 159
3.F04l1Idl(Idle);dBIdle4|r||r|11222r02l2cr
4.
BdS0;HdlI
s5.D
E;介质的本构方程
二.判断题(共20分,每小题2分)
×,√,√,√,√,×,√,√,×,√
三.简答题(共30分,每小题5分)
1.对于矢量
A与B,
B=|A||B|cos,其中为A与B向量的夹角;
B=en|A||B|sin,en为A与B右手法则确定。
A=exA+eA+eA,B=eB+eB+eBxyyzzxxyyzz,
B=AxB+ABxyy+
ABzz;
B=ex(AyB-AB)+e(AB-AB)+e(AB-ABzzyyzxxzzxyyx)
2.通量:矢量场A沿其中有向曲面S中某一侧面的曲面积分,
=3.4.
AdS;矢量A沿场中某一封闭的有向曲线l的曲线积分为环量,IslAdl
lJdS0;J0
sDdSq,D;
s 160
,E0
5.
J1nJ2n即11n22n;
EE即1t2t12
161
162
四.计算题(共30分,每小题10分)
1.由电位分布求解电场强度和电荷分布,一般用关系式E,(0E)可得到
.此题不便应用高斯定律求解。我们利用式 ,首先计算轴线上任一点的电位,然后经过
求梯度运算得出电场。以无穷远点为零电位参考点,场点(0,0,z)的电位为
163
1
于是
圆盘上电荷分布的对称性也可以判断出,在Z 轴上电场强度的方向应仅有分量。
3.由于电流均匀分布,所以导体中的电流密度
165
体内外的磁感应强度关于圆柱轴对称,因此利用安培环路定律求解最为方便。
用安培环路定律:
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