《电磁场与电磁波》试题1及答案.doc

电磁场与电磁波试题1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，称为 方程。3时变电磁场中，数学表达式称为 。4在理想导体的表面， 的切向分量等于零。5矢量场穿过闭合曲面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。10由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是无散场，因此，它可用 函数的旋度来表示。二、简述题 （每小题5分，共20分）11已知麦克斯韦第二方程为，试说明其物理意义，并写出方程的积分形式。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，求（1）（2）17在无源的自由空间中，电场强度复矢量的表达式为 （1） 试写出其时间表达式；（2） 说明电磁波的传播方向；四、应用题 （每小题10分，共30分）18均匀带电导体球，半径为，带电量为。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120如图2所示的导体槽，底部保持电位为，其余两面电位为零，（1） 写出电位满足的方程；（2） 求槽内的电位分布无穷远图2五、综合题（10 分）21设沿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，该电磁波电场只有分量即 (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。区域1 区域2图3电磁场与电磁波试题（1）参考答案二、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）其积分形式为： （2分）12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）它的意义：给出了定解的充要条件：既满足方程又满足边界条件的解是正确的。 13答：电磁波包络或能量的传播速度称为群速。 （3分）群速与相速的关系式为： （2分） 14答：位移电流： 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（1）判断矢量函数是否是某区域的磁通量密度？（2）如果是，求相应的电流分布。解：（1）根据散度的表达式 （3分）将矢量函数代入，显然有 （1分）故：该矢量函数为某区域的磁通量密度。 （1分）（2）电流分布为： 16矢量，求（1）（2）解：（1） （5分）（2） （5分）17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） 说明电磁波的传播方向；解：（1）该电场的时间表达式为： （3分） （2分）（2）由于相位因子为，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，带电量为。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） （1分） （2）由于电荷均匀分布在的导体球面上，故在的球面上的电位移矢量的大小处处相等，方向为径向，即，由高斯定理有 （3分）即 （1分）整理可得： （1分）19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，即为方向。 （5分）（2） 在平面上离直导线距离为处的磁感应强度可由下式求出： （3分）即： （1分）通过矩形回路中的磁通量无穷远图2 （1分）图120解：（1）由于所求区域无源，电位函数必然满足拉普拉斯方程。设：电位函数为，则其满足的方程为： （3分）（2）利用分离变量法： （2分）根据边界条件，的通解可写为： （1分）再由边界条件：求得 （1分）槽内的电位分布为 五、综合题 （ 10 分）(3) 21解：（1） （2分） （2分） （1分）(2) 区域1中反射波电场方向为（3分）磁场的方向为 （2分）