(高等教育)《電磁場(chǎng)與電磁波》測(cè)驗(yàn)題__習(xí)題集

電磁場(chǎng)與電磁波測(cè)驗(yàn)試卷一一、 填空題（每題8分，共40分）1、在國(guó)際單位制中，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是_；電通量密度的單位是_；磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是_；磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是_；真空中介電常數(shù)的單位是_。2、靜電場(chǎng)和電位的關(guān)系是_。的方向是從電位_處指向電位_處。3、位移電流與傳導(dǎo)電流不同，它與電荷_無(wú)關(guān)。只要電場(chǎng)隨_變化，就會(huì)有位移電流；而且頻率越高，位移電流密度_。位移電流存在于_和一切_中。4、在兩種媒質(zhì)分界面的兩側(cè)，電場(chǎng)的切向分量E1tE2t_；而磁場(chǎng)的法向分量B1nB2n_；電流密度的法向分量J1nJ2n=_。5、沿Z軸傳播的平面電磁波的復(fù)數(shù)表示式為：,。二、計(jì)算題（題，共60分）1、（15分）在真空中，有一均勻帶電的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的細(xì)桿，其電荷線密度為。求在其橫坐標(biāo)延長(zhǎng)線上距桿端為d的一點(diǎn)P處的電場(chǎng)強(qiáng)度EP。2、（10分）已知某同軸電容器的內(nèi)導(dǎo)體半徑為a，外導(dǎo)體的內(nèi)半徑為c，在arb (bc)部分填充電容率為的電介質(zhì)，求其單位長(zhǎng)度上的電容。3、（10分）一根長(zhǎng)直螺線管，其長(zhǎng)度L1.0米，截面積S10厘米2，匝數(shù)N11000匝。在其中段密繞一個(gè)匝數(shù)N220匝的短線圈，請(qǐng)計(jì)算這兩個(gè)線圈的互感M。4、（10分）某回路由兩個(gè)半徑分別為R和r的半圓形導(dǎo)體與兩段直導(dǎo)體組成，其中通有電流I。求中心點(diǎn)O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。5、電場(chǎng)強(qiáng)度為伏米的電磁波在自由空間傳播。問(wèn)：該波是不是均勻平面波？并請(qǐng)說(shuō)明其傳播方向。求：（1）波阻抗； （2）相位常數(shù)； （3）波長(zhǎng)； （4）相速； （5）的大小和方向；（6）坡印廷矢量。電磁場(chǎng)與電磁波測(cè)驗(yàn)試卷二（一）、問(wèn)答題（共50分）1、（10分）請(qǐng)寫(xiě)出時(shí)變電磁場(chǎng)麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式，并寫(xiě)出其輔助方程。2、（10分）在兩種媒質(zhì)的交界面上，當(dāng)自由電荷面密度為s、面電流密度為Js時(shí)，請(qǐng)寫(xiě)出的邊界條件的矢量表達(dá)式。3、（10分）什么叫TEM波，TE波，TM波，TE10波？4、（10分）什么叫輻射電阻？偶極子天線的輻射電阻與哪些因素有關(guān)？5、什么是滯后位？請(qǐng)簡(jiǎn)述其意義。（二）、計(jì)算題（共60分）1、（10分）在真空里，電偶極子電場(chǎng)中的任意點(diǎn)M（r、）的電位為（式中，P為電偶極矩，）， 而 。 試求M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。2、（15分）半徑為R的無(wú)限長(zhǎng)圓柱體均勻帶電，電荷體密度為。請(qǐng)以其軸線為參考電位點(diǎn)，求該圓柱體內(nèi)外電位的分布。3、（10分）一個(gè)位于Z軸上的直線電流I3安培，在其旁邊放置一個(gè)矩形導(dǎo)線框，a5米，b8米，h5米。最初，導(dǎo)線框截面的法線與I垂直（如圖），然后將該截面旋轉(zhuǎn)900，保持a、b不變，讓其法線與I平行。求：兩種情況下，載流導(dǎo)線與矩形線框的互感系數(shù)M。設(shè)線框中有I4安培的電流，求兩者間的互感磁能。4、（10分）P為介質(zhì)（2）中離介質(zhì)邊界極近的一點(diǎn)。已知電介質(zhì)外的真空中電場(chǎng)強(qiáng)度為，其方向與電介質(zhì)分界面的夾角為。在電介質(zhì)界面無(wú)自由電荷存在。求：P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；、（分）在半徑為、電荷體密度為的球形均勻帶電體內(nèi)部有一個(gè)不帶電的球形空腔，其半徑為，兩球心的距離為（）。介電常數(shù)都按計(jì)算。求空腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度。電磁場(chǎng)與電磁波測(cè)驗(yàn)試卷三二、 填空題（每題8分，共40分）1、 真空中靜電場(chǎng)高斯定理的內(nèi)容是：_。2、 等位面的兩個(gè)重要性質(zhì)是：_,_。3、 真空中的靜電場(chǎng)是_場(chǎng)和_場(chǎng)；而恒定磁場(chǎng)是_場(chǎng)和_場(chǎng)。4、 傳導(dǎo)電流密度。位移電流密度。電場(chǎng)能量密度We_。磁場(chǎng)能量密度Wm_。5、 沿Z軸傳播的平面電磁波的三角函數(shù)式：_，_；其波速V_，波阻抗_，相位常數(shù)_。（二）計(jì)算題（共50分）1、（10分）如圖內(nèi)外半徑分別為r、R的同軸電纜，中間充塞兩層同心介質(zhì)：第一層120，其半徑為r；第二層230 ?，F(xiàn)在內(nèi)外柱面間加以直流電壓U。求：電纜內(nèi)各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E 。單位長(zhǎng)度電纜的電容。單位長(zhǎng)度電纜中的電場(chǎng)能。2、（10分）在面積為S、相距為d的平板電容器里，填以厚度各為d2、介電常數(shù)各為r1和r2的介質(zhì)。將電容器兩極板接到電壓為U0的直流電源上。求：電容器介質(zhì)r1和r2內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)； 電容器極板所帶的電量；電容器中的電場(chǎng)能量。3、（10分）有一半徑為R的圓電流I。 求：其圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度？ 在過(guò)圓心的垂線上、與圓心相距為H的一點(diǎn)P，其？4、（10分）在Z軸原點(diǎn)，安置一個(gè)電偶極子天線。已知電偶極子軸射場(chǎng)的表示式為：求：在Y軸上距O點(diǎn)為r處的平均能流密度。和天線成450而距O點(diǎn)同樣為r的地方的平均能流密度。5、（10分）有一根長(zhǎng)L1m的電偶極子天線，其激勵(lì)波長(zhǎng)10m，激勵(lì)波源的電流振幅I5A。試求該電偶極子天線的輻射電阻Rr和輻射功率P。電磁場(chǎng)與電磁波學(xué)習(xí)提要第一章 場(chǎng)論簡(jiǎn)介1、 方向?qū)?shù)和梯度的概念；方向?qū)?shù)和梯度的關(guān)系。2、 通量的定義；散度的定義及作用。3、 環(huán)量的定義；旋度的定義及作用；旋度的兩個(gè)重要性質(zhì)。4、 場(chǎng)論的兩個(gè)重要定理：高斯散度定理和斯托克斯定理。第二章 靜電場(chǎng)1、 電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和電力線的概念。2、 點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式及場(chǎng)強(qiáng)疊加原理；場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算實(shí)例。3、靜電場(chǎng)的高斯定理；用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)方法與實(shí)例。4、電壓、電位和電位差的概念；點(diǎn)電荷電位公式；電位疊加原理。5、等位面的定義；等位面的性質(zhì)；電位梯度，電位梯度與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。6、靜電場(chǎng)環(huán)路定理的積分形式和微分形式，靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)。7、電位梯度的概念；電位梯度和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。8、導(dǎo)體靜電平衡條件；處于靜電平衡的導(dǎo)體的性質(zhì)。9、電偶極子的概念。10、電位移向量；電位移向量與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系；介質(zhì)中高斯定理的微分形式和積分形式；求介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)。11、介質(zhì)中靜電場(chǎng)的基本方程；介質(zhì)中靜電場(chǎng)的性質(zhì)。12、獨(dú)立導(dǎo)體的電容；兩導(dǎo)體間的電容；求電容及電容器電場(chǎng)的方法與實(shí)例。13、靜電場(chǎng)的能量分布，和能量密度的概念。第三章 電流場(chǎng)和恒定電場(chǎng)1、 傳導(dǎo)電流和運(yùn)流電流的概念。2、 電流強(qiáng)度和電流密度的概念；電流強(qiáng)度和電流密度的關(guān)系。3、 歐姆定律的微分形式和積分形式。4、 電流連續(xù)性方程的微分形式和積分形式；恒定電流的微分形式和積分形式及其意義。5、 電動(dòng)勢(shì)的定義。6、 恒定電場(chǎng)的基本方程及其性質(zhì)。第四章 恒定磁場(chǎng)1、 電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，恒定電流產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。2、 電流元與電流元之間磁相互作用的規(guī)律安培定律。3、 安培公式；磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的定義；磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的方向、大小和單位。4、 洛侖茲力及其計(jì)算公式。5、 電流元所產(chǎn)生的磁場(chǎng)元：比奧薩伐爾定律；磁場(chǎng)疊加原理；磁感應(yīng)線。計(jì)算磁場(chǎng)的方法和實(shí)例。6、 磁通的定義和單位。7、 磁通連續(xù)性原理的微分形式、積分形式和它們的意義。8、 通量源和旋渦源的定義。9、 安培環(huán)路定律的積分形式和微分形式。10、安培環(huán)路定律的應(yīng)用。11、磁場(chǎng)強(qiáng)度的定義，磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位，磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量和磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的關(guān)系。12、磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律的積分形式微分形式。13、用安培環(huán)路定律的積分形式來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度。14、磁通、磁鏈和自感。求電感的方法和實(shí)例。15、互感；求互感的方法和實(shí)例。第五章 時(shí)變電磁場(chǎng)1、 法拉第電磁感應(yīng)定律的積分形式和微分形式；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向；感應(yīng)電場(chǎng)的特點(diǎn)；感應(yīng)電場(chǎng)電力線的特點(diǎn)；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算實(shí)例。2、 位移電流密度；位移電流特點(diǎn)；推廣的安培環(huán)路定律的積分形式和微分形式；全電流連續(xù)定律。3、 麥克斯韋方程組的積分形式、微分形式和輔助方程；這些方程的物理意義。4、 電磁場(chǎng)的邊界條件及其推導(dǎo)方法。5、 理想導(dǎo)體表面處的邊界條件。6、 電磁場(chǎng)的能量密度；坡印廷定理；坡印廷矢量。第六章 電磁波的傳播1、 無(wú)源空間電磁波一維波動(dòng)方程的解（即方程6.1-4a至 6.1-4f）的物理意義；E0、H0、v、和k的物理意義。2、 平面電磁波的基本性質(zhì)；波阻抗的概念。3、 平面簡(jiǎn)諧電磁波的平均能量密度；平均能流密度矢量。4、 傳播常數(shù)、相位常數(shù)和衰減常數(shù)的概念。5、 電磁波在均勻?qū)щ娒劫|(zhì)中的傳播規(guī)律；透入深度的概念6、 圓極化波、橢圓極化波的特點(diǎn)。7、 反射定律和折射定律。8、 半波損失、布儒斯特角、光密媒質(zhì)、光密媒質(zhì)和全反射的概念。第七章 傳輸線和波導(dǎo)1、 自由電磁波的概念；導(dǎo)行波的概念。2、 高頻電磁波在傳輸線中傳播時(shí)的特點(diǎn)；“長(zhǎng)線”和“短線”的概念。3、 橫電磁波、橫電波和橫磁波的概念。4、同軸電纜的傳輸特性； 矩形波導(dǎo)的傳輸特性5、波導(dǎo)壁面對(duì)傳播波的作用；矩形波導(dǎo)中的主