《電磁場(chǎng)微波技術(shù)與天線》習(xí)題參考答案

1、精選文檔電磁場(chǎng)微波技術(shù)與天線習(xí)題及參考答案一、 填空題：1、靜止電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱之為_靜電場(chǎng)_；電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在電場(chǎng)中受力的方向_相同_。2、電荷之間的相互作用力是通過(guò) 電場(chǎng) 發(fā)生的，電流與電流之間的相互作用力是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。3、矢量場(chǎng)基本方程的微分形式是：和 ；說(shuō)明矢量場(chǎng)的散度 和 旋度 可以描述矢量場(chǎng)在空間中的分布和變化規(guī)律。4、矢量場(chǎng)基本方程的積分形式是：和 ；說(shuō)明矢量場(chǎng)的環(huán)量和 通量 可以描述矢量場(chǎng)在空間中的分布和變化規(guī)律。5、矢量分析中的兩個(gè)重要定理分別是高斯定理和斯托克斯定理, 它們的表達(dá)式分別是：和 。6、靜電系統(tǒng)在真空中的基本方程的積分形式是：·d=q和

2、·d=0。7、靜電系統(tǒng)在真空中的基本方程的微分形式是：和。8、鏡象法的理論依據(jù)是靜電場(chǎng)的唯一性定理 ?；痉椒ㄊ窃谒髨?chǎng)域的外部放置鏡像電荷以等效的取代邊界表面的感應(yīng)電荷或極化電荷 。9、在兩種媒質(zhì)分界面的兩側(cè)，電場(chǎng)的切向分量E1tE2t_0_；而磁場(chǎng)的法向分量 B1nB2n_0_。10、法拉弟電磁感應(yīng)定律的方程式為En=-，當(dāng)d/dt>0時(shí)，其感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將阻止原磁場(chǎng)增加。11、在空間通信中，為了克服信號(hào)通過(guò)電離層后產(chǎn)生的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，其發(fā)射和接收天線都采用圓極化天線。12、長(zhǎng)度為2h=/2的半波振子發(fā)射天線，其電流分布為：I（z）=Imsink（h-|z|） 。13

3、、在介電常數(shù)為的均勻各向同性介質(zhì)中，電位函數(shù)為 ,則電場(chǎng)強(qiáng)度=。14、要提高天線效率，應(yīng)盡可能提高其輻射 電阻，降低損耗 電阻。15、GPS接收機(jī)采用 圓極化 天線，以保證接收效果。二、 選擇題： 1、電荷只能在分子或原子范圍內(nèi)作微小位移的物質(zhì)稱為( D )。 A.導(dǎo)體B.固體 C.液體D.電介質(zhì)2、相同的場(chǎng)源條件下，真空中的電場(chǎng)強(qiáng)度是電介質(zhì)中的( D )倍。 A.0rB. 1/0r C. rD. 1/r3、微分形式的安培環(huán)路定律表達(dá)式為，其中的（ A ）。A是自由電流密度B是束縛電流密度C是自由電流和束縛電流密度D若在真空中則是自由電流密度；在介質(zhì)中則為束縛電流密度4、兩個(gè)載流線圈之間存在互

4、感，對(duì)互感沒有影響的是（ A ）。 A線圈上的電流 B兩個(gè)線圈的相對(duì)位置C線圈的尺寸 D線圈所在空間的介質(zhì)5、一導(dǎo)體回路位于與磁場(chǎng)力線垂直的平面內(nèi)，欲使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，應(yīng)使（ B ）。A回路運(yùn)動(dòng) B磁場(chǎng)隨時(shí)間變化 C磁場(chǎng)分布不均勻 D同時(shí)選擇A和B 6、導(dǎo)體電容的大小( C )。 A.與導(dǎo)體的電勢(shì)有關(guān)B.與導(dǎo)體所帶電荷有關(guān) C.與導(dǎo)體的電勢(shì)無(wú)關(guān)D.與導(dǎo)體間電位差有關(guān)7、在邊界形狀完全相同的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的靜電場(chǎng)，滿足相同的邊界條件，則兩個(gè)區(qū)域中的場(chǎng)分布（ C ）。A一定相同 B一定不相同 C不能斷定相同或不相同8、兩相交并接地導(dǎo)體平板夾角為，則兩板之間區(qū)域的靜電場(chǎng)（ C ）。A總可用鏡象法求

5、出。B不能用鏡象法求出。C當(dāng) 且n為正整數(shù)時(shí)，可以用鏡象法求出。D當(dāng) 且n為正整數(shù)時(shí)，可以用鏡象法求出。9、z0半空間中為=20的電介質(zhì)，z0半空間中為空氣，在介質(zhì)表面無(wú)自由電荷分布。若空氣中的靜電場(chǎng)為 ，則電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)為（ B ）。 10、介電常數(shù)為的各向同性介質(zhì)區(qū)域中，自由電荷的體密度為，已知這些電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為E=E（x，y，z），下面表達(dá)式中始終成立的是（ C ）。11、關(guān)于均勻平面電磁場(chǎng)，下面的敘述正確的是（ C ）。A在任意時(shí)刻，各點(diǎn)處的電場(chǎng)相等B在任意時(shí)刻，各點(diǎn)處的磁場(chǎng)相等C在任意時(shí)刻，任意等相位面上電場(chǎng)相等、磁場(chǎng)相等D同時(shí)選擇A和B12、用鏡像法求解電場(chǎng)邊值問題時(shí)，判斷鏡像

6、電荷的選取是否正確的根據(jù)是（ D ）。 A鏡像電荷是否對(duì)稱 B電位所滿足的方程是否未改變 C邊界條件是否保持不變 D同時(shí)選擇B和C 13、一沿+z傳播的均勻平面波，電場(chǎng)的復(fù)數(shù)形式為，則其極化方式是（ D ）。A直線極化 B橢圓極化 C左旋圓極化 D右旋圓極化14、在兩種媒質(zhì)的分界面上，若分界面上存在傳導(dǎo)電流，則邊界條件為( B )。 A. Ht不連續(xù)，Bn不連續(xù)B. Ht不連續(xù)，Bn連續(xù) C. Ht連續(xù)，Bn不連續(xù)D. Ht連續(xù)，Bn連續(xù)15、磁感應(yīng)強(qiáng)度在某磁媒質(zhì)中比無(wú)界真空中小，稱這種磁媒質(zhì)是( B )。 A.順磁物質(zhì)B.逆磁物質(zhì) C.永磁物質(zhì)D.軟磁物質(zhì)16、沿z軸方向傳播的均勻平面波，E

7、x=cos(tkz90°)，Ey=cos(tkz180°)，問該平面波是( B )。 A.直線極化B.圓極化 C.橢圓極化D.水平極化17、靜電場(chǎng)邊值問題的求解，可歸結(jié)為在給定邊界條件下，對(duì)拉普拉斯方程的求解，若邊界形狀為圓柱體，則宜適用( B )。 A.直角坐標(biāo)中的分離變量法B.圓柱坐標(biāo)中的分離變量法 C.球坐標(biāo)中的分離變量法D.有限差分法18、相同尺寸和匝數(shù)的空心線圈的電感系數(shù)( C )鐵心線圈的電感系數(shù)。 A.大于B.等于 C.小于D.不確定于19、真空中均勻平面波的波阻抗為( D )。 A. 237B. 277 C. 327D. 37720、波長(zhǎng)為1米的場(chǎng)源，在自由

8、空間中的頻率( B )。 A. 30MHzB. 300MHz C. 3000MHzD. 3MHz三、 判斷題：1、 在靜電場(chǎng)中電力線不是閉合的曲線，所以在交變場(chǎng)中電力線也是非閉合的曲線。（× ）2、 根據(jù)，>0處,E<0; <0處,E>0; =0處,E=0。（ × ）3、 恒定電場(chǎng)中，電源內(nèi)部存在庫(kù)侖場(chǎng)E和非庫(kù)侖場(chǎng)E，兩者的作用方向總是相反。（ ）4、 法拉第電磁感應(yīng)定律反映了變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。（ ）5、 對(duì)于靜電場(chǎng)問題，僅滿足給定的泊松方程和邊界條件，而形式上不同的兩個(gè)解是不等價(jià)的。（ × ）6、電介質(zhì)在靜電場(chǎng)中發(fā)生極化后，在

9、介質(zhì)的表面必定會(huì)出現(xiàn)束縛電荷。（ ）7、均勻平面波的等相位面和等振幅面都是平面且相互重合。（ × ）8、圓形載流線圈在遠(yuǎn)處一點(diǎn)的磁場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè)磁偶極子的磁場(chǎng)。（ ）9、電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量必與波的傳播方向垂直。（ × ）10、在理想導(dǎo)體與理想介質(zhì)的分界面上，電場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量是不連續(xù)的。（ × ）11、均勻平面波是一種在空間各點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度相等的電磁波。（ × ）12、靜電場(chǎng)是有源無(wú)旋場(chǎng)，恒定磁場(chǎng)是有旋無(wú)源場(chǎng)。（ ）13、位移電流是一種假設(shè)，因此它不能象真實(shí)電流一樣產(chǎn)生磁效應(yīng)。（ × ）14、均勻平面波在理想媒質(zhì)中的傳播時(shí)不存在色散效應(yīng)，在損耗媒

10、質(zhì)中傳播時(shí)在色散效應(yīng)。（ ）15、天線輻射電阻越高，其輻射能力就越弱。（ × ）四、 問答題：1、 寫出麥克斯韋方程組，并簡(jiǎn)述其物理意義。答：麥克斯韋方程組的積分形式： 麥克斯韋方程組的微分形式： 每個(gè)方程的物理意義：(a) 安培環(huán)路定理，其物理意義為分布電流和時(shí)變電場(chǎng)均為磁場(chǎng)的源。 (b) 法拉第電磁感應(yīng)定律，表示時(shí)變磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)變電場(chǎng)，即動(dòng)磁生電。 (c) 磁場(chǎng)高斯定理，表明磁場(chǎng)的無(wú)散性和磁通連續(xù)性。 (d)高斯定理，表示電荷為激發(fā)電場(chǎng)的源。 2、簡(jiǎn)述在無(wú)限大導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播的均勻平面電磁波的特征。答：導(dǎo)電介質(zhì)中均勻平面電磁波性質(zhì)：(1) 電磁波為橫電磁波，電場(chǎng)E、磁場(chǎng)H與電磁波傳播

11、方向n三者之間相互正交，且滿足右手螺旋關(guān)系； (2) 媒質(zhì)的特性阻抗為復(fù)數(shù)，電場(chǎng)E與磁場(chǎng)H之間存在相位差； (3) 相速與頻率有關(guān)，損耗媒質(zhì)為色散媒質(zhì)，且電磁波為衰減的行波。3、簡(jiǎn)述在無(wú)耗媒質(zhì)中傳播的均勻電磁波的特征。答：理想介質(zhì)均勻平面電磁波性質(zhì)(1) 電磁波為橫電磁波，電場(chǎng)E、磁場(chǎng)H與電磁波傳播方向n三者之間相互正交，且滿足右手螺旋關(guān)系； (2) 媒質(zhì)的特性阻抗為實(shí)數(shù)，電場(chǎng)E與磁場(chǎng)H同相； (3) 為無(wú)衰減的行波。（4）電磁波傳播的速度取決于媒質(zhì)參數(shù)本身，與其他因素?zé)o關(guān)，在自由空間中其行進(jìn)的速度等于光速。五、 計(jì)算題1、一個(gè)有兩層介質(zhì)（，）的平行板電容器，兩種介質(zhì)的電導(dǎo)率分別為和，電容器極

12、板的面積為S。當(dāng)外加壓力為U時(shí)，求：電容器的電場(chǎng)強(qiáng)度；兩種介質(zhì)分界面上表面的自由電荷密度；電容器的漏電導(dǎo)；當(dāng)滿足參數(shù)是，問G/C=?(C為電容器電容)解：由，得，兩介質(zhì)分界面的法線由1指向2由，得=由，知G=G/C=orQ (1,/6)Q3 Q1 Q2 2、將一無(wú)窮大導(dǎo)體平板折成如圖的90°角，一點(diǎn)電荷Q位于圖中（1, /6）點(diǎn)處，求所有鏡像電荷的大小和位置并在圖中標(biāo)出。 解：在如圖的極坐標(biāo)系中，三個(gè)鏡像電荷的大小和位置分別為：Q1 = -Q ，位置：（1, 5/6）Q2 = Q ，位置：（1, -5/6）Q3 = -Q ，位置：（1, -/6）3、將一無(wú)窮大導(dǎo)體平板折成90

13、6;角并接地，兩點(diǎn)電荷Q1=Q2=5C位于角平分線上距離頂點(diǎn)1m和2m處，現(xiàn)欲運(yùn)用鏡像法求兩點(diǎn)電荷所在區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)。（1）請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出所有鏡像電荷的位置；orQ1Q2Q6Q5Q3Q4 Q7Q8/4（2）請(qǐng)寫出各鏡像電荷的電量；（3）請(qǐng)寫出各鏡像電荷的坐標(biāo)。 解：鏡像電荷Q3 、Q4 、Q5 、Q6 、Q7 、Q8 的電量分別為：Q3=Q4=Q5=Q6=-5C, Q7=Q8=5C各鏡像電荷的坐標(biāo)分別為：Q3: (,), Q4: (,)Q5: (,), Q6: (,)Q7: (,), Q8: (,)4、若半徑為a、電流為I的無(wú)線長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體置于空氣中，已知導(dǎo)體的磁導(dǎo)率為 ，求導(dǎo)體內(nèi)、外的磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁通密度B。解：（1）導(dǎo)體內(nèi)：0<a 由安培環(huán)路定理，= = 所以， ， ， （2）導(dǎo)體外：a <+=I, 所以,，5、無(wú)耗媒質(zhì)的相