当前位置:首页 > 10-11年度电磁场与电磁波48学时考试复习
一、基本概念;
1.指出下列变量的单位:
电场强度▁▁▁▁、磁场强度▁▁▁▁▁、坡印廷向量▁▁▁、电位▁▁▁、 极化强度▁▁▁▁、电通量密度▁▁▁▁、磁化强度▁▁▁▁、电感▁▁▁、 能量密度▁▁▁▁、介电常数▁▁▁▁▁、传播常数▁▁▁▁、波阻抗▁▁、 衰减常数▁▁▁▁、集肤深度▁▁▁▁▁、电偶极矩▁▁▁▁ 、导纳▁▁▁、 2.解释名词:
散度、旋度、电场强度、传导电流、运流电流、位移电流、电位、梯度、电偶极子、磁偶极子、束缚电荷、束缚电流、极化强度、磁化强度、电容、电感、互感、能量密度、恒定电场、等位面、漏电流、铁磁物质、磁通、平面波、均匀平面波、坡印廷向量、TEM波、波长、集肤深度、色散、线极化、圆极化、行波、驻波、反射系数、透射系数、驻波系数 TE波、TM波、理想导体、理想介质 3.主要内容:
电场、磁场边界条件;电场与电位的关系;真空中的电场;介质中的电场;真空中的磁场;介质中的磁场;高斯定律;安培环路定律;同轴电缆中电场磁场计算;磁通量的计算;直导线对线框的作用力;同轴线电容、漏电流、电导计算;电磁波瞬时和复振幅表示及转换;复坡印廷向量,坡印廷向量平均值;波长、相速、波阻抗计算;电磁波在导电媒质中的衰减;任意方向电磁波的表示、平面波电磁场之间的关系;入射波、反射波的计算、电磁波入射到理想介质时发生全透射、全反射的条件 二、填空题:
①.电场的最基本特征就是电场对▁▁▁或▁▁▁的▁▁▁▁都有作用力。
②.在静电场中,导体内电场等于▁▁,导体是▁▁▁▁体,导体表面是▁▁▁▁,电
力线▁▁▁于导体表面。而在恒定电场中,导体内部可能存在▁▁▁。
??E?ds③.在恒定电场中有?=0,它说明在均匀内部虽然有恒定电流,但没有▁▁s▁,恒定电荷只能分布在导体▁▁▁。
④.在导电媒质中,平均磁能密度比平均电能密度▁▁。这正是由于ζ≠0 所引起的
▁▁▁所致,因为它激发了附加▁▁▁。
⑤.当均匀平面波垂直入射到两种理想介质分界面时,入射侧的合成波一般是▁▁▁
波,只有在▁▁▁状态下,界面无反射,合成波是▁▁▁波。 ⑥.全电流包括▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。
?⑦.当磁力线从▁▁▁▁▁▁进入到▁▁▁▁▁▁时,▁▁▁▁一侧的B▁▁▁于分
界面。
⑧.高频电磁场只能存在于导体的▁▁▁▁▁▁,这个现象称▁▁▁▁。电磁波场强振
幅衰减到▁▁▁ 处▁▁▁ 时的深度称为▁▁▁▁▁▁▁。
⑨.介质在外电场作用下,内部的▁▁▁▁▁形成▁▁▁▁▁,对外呈▁▁▁▁▁▁,
从而改变了原来的▁▁▁▁▁▁。 ⑩.当电磁波斜入射到理想介质时,只有▁▁▁▁波在▁▁▁▁时可发生全折射,而▁
▁▁波在不同介质表面上任何时候都有▁▁▁。
?.当任意极化电磁波由▁▁▁▁入射到▁▁▁▁时当入射角满足▁▁▁▁▁都会发
生全反射。
?.TEM波的特点是▁▁▁、▁▁▁方向与▁▁▁ 方向相互▁▁▁▁。 一、判断与选择(判断题正确时在括号内打√,错题打╳,选择题直接选)(分)
(1) 电场强度相同的地方电位也一定相等。 ( )
(2) 电力线与磁力线在任何情况下都相互垂直 ( )
(3) 电感的大小由流过导体的电流确定。 ( ) (4) 电场磁场在通过不同媒质界面会发生突变。 ( ) (5) 任意时变电磁场在空间都形成电磁波。 ( ) (6) 电场强度相同的地方电位不一定相等。 ( ) (7) 电容的大小由导体的电位确定。 ( ) (8) 在通电线圈旁放一铜块,对线圈的自感几乎无影响。 ( ) (9) 静电场中放入导体将改变原电场分布 ( ) (10) 集肤深度越大,导体的导电性能越好 ( ) (11) 静电场中若放入介质,则原电场不会发生变化。 ( ) (12) 电位为零的导体都不带电 ( ) (13) 全反射发生在电磁波由光疏物质入射到光密物质时 ( ) (14) 电磁波在导电媒质中传播时,在传播方向只上传播实功率。 ( ) (15) 电磁波在理想介质中传播时,在传播方向上只传播实功率。 ( ) (16) 静电场中电场强度与导体表面处处垂直。 ( ) (17) 恒定电场导体内部没有电荷没有电场 ( ) (18) 任何频率的平面波都能在等离子体中传播。 ( ) (19) 驻波不传播实功率,只有虚功率即电磁场能量转换,平均功率为零 ( ) (20) 静态场中,如果边界条件确定,则空间各处的场就唯一确定。 ( ) (21) 静电场中导体和介质都要受电场力的作用。
(22) 用镜像法分析稳态电磁场的依据是唯一性定理 ( ) (23) 场强大的地方电位一定高 ( ) (24) 恒定电场中,已知在两种不同媒质的分界面上,E2 平行于分界面,那么这两种媒
质是:
(a) ζ1=0,ζ2≠0 (b) ζ1>>ζ2 (c)ζ1≠0,ζ2≠0
(25) 导电媒质中,电场与磁场能量密度的分布为:
(a) ?e>?m (b) ?e
?(26)垂直极化分量超前平行极化分量2时,电磁波为
(a)左旋圆极化 ( b) 右旋圆极化 (c) 线极化
(27) 静电场是散度场,若电力线汇聚于某一点,说明此点满足:
(a) ▽?E>0 (b)▽?E<0 (c)▽?E=0
(28) 恒定磁场中,当磁场由铁磁物质进入非铁磁物质时,哪一侧磁力线几乎垂直于分界面.
(a) 铁磁物质一侧 (b)非铁磁物质一侧 (c) 两边都是
(29) 利用微波炉加热食品时,若食品的集肤深度为δ1,容器集肤深度为δ2,则δ1与 δ2的关系为:
(a)δ1<<δ2 (b)δ1>>δ2 (c) δ1≈δ2
(30) 静电场是散度场,若电力线从某一点发散,说明此点满足:
(a) ▽?E>0 (b)▽?E<0 (c)▽?E=0
(31) 恒定电场中,当电场由良导体进入不良导体时,哪一侧电力线几乎垂直于分界面.
(a) 良导体一侧 (b)不良导体一侧 (c) 两边都是
(32) 电介质对静电场的影响是
(a) 加强 (b)削弱 (c)不影响
(33) 导电媒质中电场与磁场的相位关系为:
(a)电场超前磁场 (b) 磁场超前电场 (c) 两者同相
(34) 电力线指向
(a) 电位增加方向 (b)电位减小方向 (c) 电位相等方向
二.问答题:(每题 分)
①.试从麦氏方程组说明空间电磁波是如何形成的?
②.同轴电缆在高压被击穿时,先从何处被击穿?为什么? ③.等位面上的电位处处一样,因此面上各处的电场强度也处处相同,这种说法对吗?
为什么?
④.当恒定电流通过电导率不同的两相邻的导电媒质时,其分界面上有无电荷分布?为
什么?
⑤.试问为什么电磁波在导电媒质中传播时会产生色散? ⑥.任意极化的均匀平面波斜入射到两种媒质分界面时,若媒质2为理想导体,试问在
媒质1中合成场有什么特点?
⑦.导电媒质中磁场能量密度和电场能量密度哪个大?为什么? ⑧.简答均匀平面波在理想介质中传播时有什么特点? ⑨.试述均匀平面波在导电媒质中传播时,有什么特点? ⑩.恒定电场中,在下列不同情况的边界条件: (1) 电导率相差极大的两导电媒质 (2) 导电媒质与理想介质的分界面 (3) 两种非理想媒质的分界面 试问在什么情况下,在分界面的 那一侧,电场强度线近似垂直于分界面?在什么情况下平行与分界面,为什么?
11. 在时变电磁场中,判断一种媒质是否属于良导体的条件是什么? 12.束缚电荷与自由电荷有何不同? 13.静电场中的导体有什么特点?
14.用微波炉加热食品时,能用金属作容器吗?为什么?
15.在理想介质与理想导体的分界面上电场和磁场的场矢量有什么特点? 16.恒定电场中,不同电导率的物质分界面上有无电荷?为什么? 17.进行卫星通信时,对电磁波频率的要求是什么?为什么? 18.为什么用良导体可进行电磁波的屏蔽?
19.为什么用微波炉加热食品时,食品被加热了但容器却不会被烧坏? 20.当电力线从良导体一侧进入到不良导体一侧时,不良导体一侧的电场如何分布?为什么?
21. 当磁力线从非铁磁物质一侧进入到铁磁物质一侧时,非铁磁物质一侧的磁场如何分布,为什么?
三、(20分)设同轴线的内导体半径为a,外导体内半径为b,它们都是理想导体,两导体间
的媒质参数为ε和μ,ζ=0。如在内外导体间加电压U时,流过内外导体的电流为I(二者方向相反)。试利用坡印廷矢量,证明内外导体间向负载传送的功率为UI。
四、计算题( 分)( 基本常数 ?0?
136??10?9 (F/m) ?0?4??10?7 (H/m) )
(1) 判断下列频率下,海水属于何种导体(?=4(s/m) ?r?80):
① f=10kHz ②f=100GHz ③f=3kHz ④f=30MHz
(2).设同轴线的内导体半径为a,外导体内半径为b,,两导体间充满介电常数为ε的理想介质,如在内外导体间加电压U时,求介质中的电场及单位长度的电容。 (3) 一根无限长细导线与一个三角形导
线框的一边相互平行且在一个平面内,如图示。
试计算直导线与三角形导线框间的互感。 I
a b c ?8?10cos2?(2?10t?z) (v/m) (4) (15)理想介质中一平面波的电场强度为E(t)?x求:①介质中的波长及自由空间的波长
②若已知介质???0 ???0?r 求介质的?r ③该电磁波在介质中的相速、波阻抗
???④写出磁场强度的瞬时表示式H(t)
?av⑤求坡印廷矢量S(t)及平均坡印廷矢量值s
(5)设一无限长直细导线与一矩形回路共面,其中直导线 及矩形回路中通有电流I1和I2,矩形回路的尺寸如右图所 示。试计算直导线和矩形回路之间的作用力。
b
1iiiiiiI2 C I1 a
(6) 已知内半径a(m), 外半径b(m),长1(m)的同轴电缆,导体间媒质电导率为?(s/m), 导体的
?>>?1,导体间电压为u0,求: 1?媒质中电流密度和电场强度
2.功率损耗和漏电阻
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