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变化的电磁场习题7页

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变化的电磁场作业

班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________ 一、选择题 1.

如图所示,一矩形金属线框,以速度v

从无场空间进入一均匀磁场中,然后又从磁场中出来,到无场空间中.不计线圈的自感,下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系?(从线圈刚进入磁场时刻开始计时,I 以顺时针方向为正) 2.

将形状完全相同的铜环和木环静止放置,并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等,则不计自感时

(A) 铜环中有感应电动势,木环中无感应电动势. (B) 铜环中感应电动势大,木环中感应电动势小. (C) 铜环中感应电动势小,木环中感应电动势大.

(D) 两环中感应电动势相等. [ ] 3.

尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中,通以相同变化率的磁通量,当不计环的自感时,环中

(A) 感应电动势不同. (B) 感应电动势相同,感应电流相同. (C) 感应电动势不同,感应电流相同. (D) 感应电动势相同,感应电流不同. [ ] 4.

如图所示,矩形区域为均匀稳恒磁场,半圆形闭合导线回路在纸面内绕轴O 作逆

时针方向匀角速转动,O 点是圆心且恰好落在磁场的边缘上,半圆形闭合导线完全在磁场外时开始计时.图(A)—(D)的--t 函数图象中哪一条属于半圆形导线回路中产生的感应电动势? [ ] 5.

如图所示,M 、N 为水平面内两根平行金属导轨,ab 与cd 为垂直于导轨并可在其

上自由滑动的两根直裸导线.外磁场垂直水平面向上.当外力使ab 向右平移时,cd (A) 不动. (B) 转动. (C) 向左移动. (D) 向右移动.[ ] 6.

如图所示,直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中,磁场B

平行于ab 边,bc

的长度为l .当金属框架绕ab 边以匀角速度转动时,abc 回路中的感应电动势和

a 、c 两点间的电势差U a – U c 为 (A) =0,U a – U c =22

1l B . (B) =0,U a – U c =22

1l B . (C) =2l B ,U a – U c =221l B .

(D) =2l B ,U a – U c =221l B . [ ]

7.

已知一螺绕环的自感系数为L .若将该螺绕环锯成两个半环式的螺线管,则两个半环螺线管的自感系数

(A) 都等于L 21. (B) 有一个大于L 21,另一个小于L 21.

(C) 都大于L 21. (D) 都小于L 2

1

. [ ]

8.

用线圈的自感系数L 来表示载流线圈磁场能量的公式2

2

1LI W m

(A) 只适用于无限长密绕螺线管. (B) 只适用于单匝圆线圈. (C) 只适用于一个匝数很多,且密绕的螺绕环.

(D) 适用于自感系数L一定的任意线圈. [ ] 9.

有两个长直密绕螺线管,长度及线圈匝数均相同,半径分别为r 1和r 2.管内充满

均匀介质,其磁导率分别为1和2.设r 1∶r 2=1∶2,1∶2=2∶1,当将两只螺线

管串联在电路中通电稳定后,其自感系数之比L 1∶L 2与磁能之比W m 1∶W m 2分别为: (A) L 1∶L 2=1∶1,W m 1∶W m 2 =1∶1. (B) L 1∶L 2=1∶2,W m 1∶W m 2 =1∶1. (C) L 1∶L 2=1∶2,W m 1∶W m 2 =1∶2.

(D) L 1∶L 2=2∶1,W m 1∶W m 2 =2∶1. [ ] 10.

真空中一根无限长直细导线上通电流I ,则距导线垂直距离为a 的空间某点处的磁能密度为

(A) 200)2(21

a

I (B)

200)2(21a I (C) 2

0)2(

21I a (D) 200)2(21a I [ ] 二、填空题 11.

半径为r 的小绝缘圆环,置于半径为R 的大导线圆环中心,二者在同一平面内,

且r <

12.半径为a 的无限长密绕螺线管,单位长度上的匝数为n ,通以交变电流i =I m sin t ,

则围在管外的同轴圆形回路(半径为r )上的感生电动势为 _____________________________.

13.桌子上水平放置一个半径r =10 cm 的金属圆环,其电阻R =1.若地球磁场磁感强度的竖直分量为5×10-5 T .那么将环面翻转一次,沿环流过任一横截 面的电荷q =_________________________.

14.用导线制成一半径为r =10 cm 的闭合圆形线圈,其电阻R =10 ,均匀磁场垂直于线圈平面.欲使电路中有一稳定的感应电流i = 0.01 A ,B 的变化率应为 d B /d t =_______________________________.

15.一自感线圈中,电流强度在 0.002 s 内均匀地由10 A 增加到12 A ,此过程 中线圈内自感电动势为 400 V ,则线圈的自感系数为L =____________. 16.有一根无限长直导线绝缘地紧贴在矩形线圈的中心轴OO ′上,

则直导线与矩形线圈间的互感系数为_________________.

17.一个中空的螺绕环上每厘米绕有20匝导线,当通以电流I =3 A 时,环中磁 场能量密度w =_____________ .(

=4×10-7 N/A 2)

18.真空中一根无限长直导线中通有电流I ,则距导线垂直距离为a 的某点的磁 能密度w m =________________.

19. 反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为

试判断下列结论是包含于或等效于哪一个麦克斯韦方程式的.将你确定的方程式用代号填在相应结论后的空白处.

(1) 变化的磁场一定伴随有电场;__________________ (2) 磁感线是无头无尾的;________________________ (3) 电荷总伴随有电场.__________________________ 20.平行板电容器的电容C 为20.0

F ,两板上的电压变化率为d U /d t =1.50×105

V ·s -1,则该平行板电容器中的位移电流为____________. 三、计算题

21.如图所示,在马蹄形磁铁的中间A 点处放置一半径r =1 cm 、匝数N =10匝的小线圈,且线圈平面法线平行于A 点磁感应强度,今将此线圈移到足够远处,在这期间若线圈中流过的总电荷为Q =×10-5 C ,试求A 点处磁感强度是多少?(已知线圈的电阻R =10 ,线圈的自感忽略不计) 22.如图所示,两条平行长直导线和一个矩形导线框共面.且导线框的一个边与长直导线平行,他到两长直导线的距离分别为r 1、r 2.已知两导线中电流都为t I I sin 0 ,其中I 0和为常数,t 为时间.导线框长为a 宽为b ,求导线框中的感应电动势. 23.两根平行无限长直导线相距为d ,载有大小相等方向相反的电流I ,电流变化率d I /d t =

>0.一个边长为d 的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d ,如图所

示.求线圈中的感应电动势

,并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向.

24.如图所示,一长直导线通有电流I ,其旁共面地放置一匀质金属梯形线框abcda ,已知:da =ab =bc =L ,两斜边与下底边夹角均为60°,d 点与导线相距l .今线框从

静止开始自由下落H 高度,且保持线框平面与长直导线始终共面,求: (1) 下落高度为H 的瞬间,线框中的感应电流为多少?

(2) 该瞬时线框中电势最高处与电势最低处之间的电势差为多少? 参考答案

1.C

2.D

3.D

4.A

5.D

6.B

7.D

8.D

9.C 10.B

11.

t I R

r cos 202

0 3分

12.

t a nI m cos 20 3分

13.

3.14×10-6 C 3分 1

4.

3.18 T/s 3分 15.

0.400 H 3分 16.

0 3分 17.

22.6 J ·m -3

3分

18.

)8/(2220a I 3分 19.

② 1分 ③ 1分 ① 1分 20.

3 A 3分 21.

解:由法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小

t

i d d

E , t

R R

i i d d 1 E 2分

而由 t q i d d

可得 d 1

d d R

t i q Q R q 0

d 1

d

2分

R

Q 1

1分

所以 的大小为 Wb 105 RQ 2分

因 B r 2 ∴ T 10)/(22 N r B 3分

22.

解:两个载同向电流的长直导线在如图坐标x 处所产生的磁场为

)1

1(22

10r r x x

B

2分 选顺时针方向为线框回路正方向,则

)d d (21

1

1

1

2

10

b

r r b r r r r x x

x

x Ia BdS 3分

)ln(

22

2110r b

r r b r Ia

2分 t r r b r b r a I

cos ])

)((ln[

22

12100

3分

23.

解:(1) 载流为I 的无限长直导线在与其相距为r 处产生的磁感强度为:

)2/(0r I B 2分

以顺时针绕向为线圈回路的正方向,与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为:

2

3

ln 2d 203201

Id r r I d d

d

与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为:

总磁通量 3

4ln 2021 Id

ΦΦΦ 4分

感应电动势为: 3

4

ln 2d d )34(ln 2d d 00 d t I d t Φ 2分 由 >0和回路正方向为顺时针,所以的绕向为顺时针方向,线圈中的感应电流

亦是顺时针方向. 2分

24.

解:(1)由于线框垂直下落,线框所包围面积内的磁通量无变化,故感应电流

I i = 0 2分

(2) 设dc 边长为l ′,则由图可见 l = L + 2L cos60°= 2L 取d →c 的方向为dc 边内感应电动势的正向,则

l l l gH I

ln

220 l

L

l gH I

2ln

220

3分 0 dc E ,说明cd 段内电动势的方向由d →c 2分

由于回路内无电流 dc d c cd U U V E l

l

L gH I 2ln 220 2分

因为c 点电势最高,d 点电势最低,故:cd V 为电势最高处与电势最低处之间的

电势差. 1分

希望以上资料对你有所帮助,附励志名言3条:

1、上帝说:你要什么便取什么,但是要付出相当的代价。

2、目标的坚定是性格中最必要的力量源泉之一,也是成功的利器之一。没有它,天才

会在矛盾无定的迷径中徒劳无功。

3、当你无法从一楼蹦到三楼时,不要忘记走楼梯。要记住伟大的成功往往不是一蹴而

就的,必须学会分解你的目标,逐步实施。

(完整版)电磁场与电磁波答案(第四版)谢处方

一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下: 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求:(1)A a ;(2)-A B ;(3)A B g ; (4)AB θ;(5)A 在B 上的分量;(6)?A C ; (7)()?A B C g 和()?A B C g ;(8)()??A B C 和()??A B C 。 解 (1 )23A x y z +-= ==-e e e A a e e e A (2)-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e (3)=A B g (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e g -11 (4)由 cos AB θ ===A B A B g ,得 1cos AB θ- =(135.5=o (5)A 在B 上的分量 B A =A cos AB θ ==A B B g (6)?=A C 1 235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e (7)由于?=B C 04 1502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 123041 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C g (23)x y z +-e e e g (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C g (1014)x y z ---e e e g (52)42x z -=-e e (8)()??=A B C 1014502x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e ()??=A B C 1 238 5 20 x y z -=e e e 554411x y z --e e e

电磁场与电磁波习题及答案

. 1 麦克斯韦方程组的微分形式 是:.D H J t ???=+?u v u u v u v ,B E t ???=-?u v u v ,0B ?=u v g ,D ρ?=u v g 2静电场的基本方程积分形式为: 0C E dl =? u v u u v g ? S D ds ρ =?u v u u v g ? 3理想导体(设为媒质2)与空气(设为媒质1)分界面上,电磁场的边界条件为: 3.00n S n n n S e e e e J ρ??=??=???=???=?D B E H r r r r r r r r r 4线性且各向同性媒质的本构关系方程是: 4.D E ε=u v u v ,B H μ=u v u u v ,J E σ=u v u v 5电流连续性方程的微分形式为: 5. J t ρ??=- ?r g 6电位满足的泊松方程为 2ρ?ε?=- ; 在两种完纯介质分界面上电位满足的边界 。 12??= 1212n n εεεε??=?? 7应用镜像法和其它间接方法解静态场边值问题的理 论依据是: 唯一性定理。 8.电场强度E ?的单位是V/m ,电位移D ? 的单位是C/m2 。 9.静电场的两个基本方程的微分形式为 0E ??= ρ?=g D ; 10.一个直流电流回路除受到另一个直流电流回路的库仑力作用外还将受到安培力作用 1.在分析恒定磁场时,引入矢量磁位A u v ,并令 B A =??u v u v 的依据是( 0B ?=u v g ) 2. “某处的电位0=?,则该处的电场强度0=E ? ” 的说法是(错误的 )。 3. 自由空间中的平行双线传输线,导线半径为a , 线间距为D ,则传输线单位长度的电容为( )ln( 1 a a D C -= πε )。 4. 点电荷产生的电场强度随距离变化的规律为(1/r2 )。 5. N 个导体组成的系统的能量∑==N i i i q W 1 21φ,其中i φ是(除i 个导体外的其他导体)产生的电位。 6.为了描述电荷分布在空间流动的状态,定义体积电流密度J ,其国际单位为(a/m2 ) 7. 应用高斯定理求解静电场要求电场具有(对称性)分布。 8. 如果某一点的电场强度为零,则该点电位的(不一定为零 )。 8. 真空中一个电流元在某点产生的磁感应强度dB 随该点到电流元距离变化的规律为(1/r2 )。 10. 半径为a 的球形电荷分布产生的电场的能量储存于 (整个空间 )。 三、海水的电导率为4S/m ,相对介电常数为81,求频率为1MHz 时,位幅与导幅比值? 三、解:设电场随时间作正弦变化,表示为: cos x m E e E t ω=r r 则位移电流密度为:0sin d x r m D J e E t t ωεεω?==-?r r r 其振幅值为:3 04510.dm r m m J E E ωεε-==? 传导电流的振幅值为:4cm m m J E E σ== 因此: 3112510.dm cm J J -=? 四、自由空间中,有一半径为a 、带电荷量q 的导体球。试求:(1)空间的电场强度分布;(2)导体球的电容。(15分) 四、解:由高斯定理 D S u u v u u v g ?S d q =?得2 4q D r π= 24D e e u u v v v r r q D r π== 空间的电场分布2 04D E e u u v u u v v r q r επε== 导体球的电位 2 0044E l E r e r u u v u u v v u u v g g g r a a a q q U d d d r a πεπε∞∞∞====??? 导体球的电容04q C a U πε==

电磁场复习题

《电磁场与电磁波基础》复习题 一、 填空题: (第一章)(第二章)(第三章)(第四章)(第五章)(第六章) (第一章) 1、直角坐标系下,微分线元表达式 z e y e x e l z y x d d d d ++= 面积元表达式 2、圆柱坐标系下,微分线元表达式z e e e l z d d d d ++=φρρφρ, 面积元表达式z e l l e S z d d d d d φρρφρρ == z e l l e S z d d d d d ρφρφφ ==φρρφρd d d d d z z z e l l e S == 3、圆柱坐标系中,ρe 、e ? 随变量? 的变化关系分别是φρφ e e =??,ρφφe -e =?? 4、矢量的通量物理含义是 矢量穿过曲面的矢量线的总和; 散度的物理意义是 矢量场中任意一点处通量对体积的变化率; 散度与通量的关系是 散度一个单位体积内通过的通量。 5、散度在直角坐标系 F z F y F x F V S d F F div Z Y X S V ??=??+??+??=??=?→?0lim 散度在圆柱坐标系 z F F F F div Z ??+??+??=φρρρρφρ1)(1 6、矢量微分算符(哈密顿算符)?在直角坐标系的表达式为 z z y y x x e e e ??+??+??=? 圆柱坐标系 z e z ??+??+??=? φρρφρe e 球坐标系分别 ? θθφθ??+??+??=?sin e e r e r r r 7、高斯散度定理数学表达式 ???=??V s S d F dV F ,本课程主要应用的两个方面分别是 静电场的散度 、 恒定磁场的散度 ;

电磁场与电磁波课后习题及答案六章习题解答

第六章 时变电磁场 6.1 有一导体滑片在两根平行的轨道上滑动,整个装置位于正弦时变磁场 5cos mT z e t ω=B 之中,如题6.1图所示。滑片的位置由0.35(1cos )m x t ω=-确定,轨道终端接有电阻0.2R =Ω,试求电流i. 解 穿过导体回路abcda 的磁通为 5cos 0.2(0.7) cos [0.70.35(1cos )]0.35cos (1cos )z z d B ad ab t x t t t t ωωωωωΦ==?=?-=--=+? B S e e 故感应电流为 11 0.35sin (12cos ) 1.75sin (12cos )mA in d i R R dt t t t t R ωωωωωωΦ = =-=-+-+E 6.2 一根半径为a 的长圆柱形介质棒放入均匀磁场0z B =B e 中与z 轴平行。设棒以角 速度ω绕轴作等速旋转,求介质内的极化强度、体积内和表面上单位长度的极化电荷。 解 介质棒内距轴线距离为r 处的感应电场为 00z r r r B φωω=?=?=E v B e e B e 故介质棒内的极化强度为 00000(1)()e r r r r B r B εεεωεεω==-=-P E e e X 极化电荷体密度为 200 00 11()()2()P rP r B r r r r B ρεεωεεω?? =-??=- =--??=--P 极化电荷面密度为 0000()()P r r r a e r a B σεεωεεω==?=-?=-P n B e 则介质体积内和表面上同单位长度的极化电荷分别为 220020012()212()P P PS P Q a a B Q a a B πρπεεωπσπεεω=??=--=??=- 6.3 平行双线传输线与一矩形回路共面,如题6.3图所示。设0.2a m =、0.1m b c d ===、7 1.0cos(210)A i t π=?,求回路中的感应电动势。

电磁场与电磁波例题详解

电磁场与电磁波例题详解

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第1章 矢量分析 例1.1 求标量场z y x -+=2)(φ通过点M (1, 0, 1)的等值面方程。 解:点M 的坐标是1,0,1000===z y x ,则该点的标量场值为 0)(0200=-+=z y x φ。其等值面方程为 : 0)(2=-+=z y x φ 或 2)(y x z += 例1.2 求矢量场222zy a y x a xy a A z y x ++=的矢量线方程。 解: 矢量线应满足的微分方程为 : z y dz y x dy xy dx 222== 从而有 ???????==z y dz xy dx y x dy xy dx 2222 解之即得矢量方程???=-=2 2 21c y x x c z ,c 1和c 2是积分常数。 例1.3 求函数xyz z xy -+=22?在点(1,1,2)处沿方向角 3 ,4 ,3 π γπ βπ α= = = 的方向导数。 解:由于 1) 2,1,1(2) 2,1,1(-=-=??==M M yz y x ?, 02) 2,1,1() 2,1,1(=-=??==M M xz xy y ?, 32) 2,1,1() 2,1,1(=-=??==M M xy z z ?, 2 1cos ,22cos ,21cos === γβα 所以

1cos cos cos =??+??+??= ??γ?β?α??z y x l M 例1.4 求函数xyz =?在点)2,1,5(处沿着点)2,1,5(到点)19,4,9(的方向导数。 解:点)2,1,5(到点)19,4,9(的方向矢量为 1734)219()14()59(z y x z y x a a a a a a l ++=-+-+-= 其单位矢量 3147 31433144cos cos cos z y x z y x a a a a a a l ++=++=γβα 5, 10, 2) 2,1,5()2,1,5()2,1,5() 2,1,5() 2,1,5() 2,1,5(==??==??==??xy z xz y yz x ? ?? 所求方向导数 314 123 cos cos cos = ??=??+??+??=?? l z y x l M ?γ?β?α?? 例1.5 已知z y x xy z y x 62332222--++++=?,求在点)0,0,0(和点)1,1,1( 处的梯度。 解:由于)66()24()32(-+-++++=?z a x y a y x a z y x ? 所以 623) 0,0,0(z y x a a a ---=?? ,36) 1,1,1(y x a a +=?? 例1.6 运用散度定理计算下列积分: ??++-+=S z y x S d z y xy a z y x a xz a I )]2()([2322 S 是0=z 和2 2 22y x a z --=所围成的半球区域的外表面。 解:设:)2()(2322z y xy a z y x a xz a A z y x ++-+= 则由散度定理???=??τ τs S d A d A 可得

电磁场试题及答案

一、填空 1.方程▽2φ=0称为静电场的(拉普拉斯(微分))方程 2.在静电平衡条件下,导体内部的电场强度E 为(0) 3.线性导电媒质是指电导率不随(空间位置)变化而变化 4.局外电场是由(局外力)做功产生的电场 5.电感线圈中的磁场能量与电流的平方(成正比) 6.均匀平面电磁波中,E 和I 均与波的传播方向(垂直) 7.良导体的衰减常数α≈(β≈2ωμγ ) 8.真空中,恒定磁场安培环路定理的微分形式(▽x B=0μJ ) 9.在库伦规范和无穷远参考点前提下,面电流分布的矢量的磁位公式 (A=?R Idl 40 πμ)公式3-43 10.在导体中,电场力移动电荷所做的功转化为(热能) 11. 在静电平衡条件下,由导体中E=0,可以得出导体内部电位的梯度为(0 )(p4页) 12.电源以外的恒定电场中,电位函数满足的偏微分方程为----- (p26 页) 13.在无源自由空间中,阿拉贝尔方程可简化为----------波动方程。 瞬时值矢量齐次 (p145页) 14.定义位移电流密度的微分表达式为------------ t ??D =0εt ??E +t P ?? (p123页) 15.设电场强度E=4,则0 P12页 16.在单位时间内,电磁场通过导体表面流入导体内部的能量等于导线电阻消耗的(热能) 17.某一矢量场,其旋度处处为零,则这个矢量场可以表示成某一标量函数的(梯度) 18.电流连续性方程的积分形式为(???s dS j =-dt dq ) 19.两个同性电荷之间的作用力是(相互排斥的) 20.单位面积上的电荷多少称为(面电荷密度) 21.静电场中,导体表面的电场强度的边界条件是:(D1n-D2n=ρs ) 22.矢量磁位A 和磁感应强度B 之间的关系式:( B =▽ x A ) 23.E (Z ,t )=e x E m sin (wt-kz-错误!未找到引用源。)+ e y E m cos (wt-kz+错误!未找到引用源。),判断上述均匀平面电磁波的极化方式为:(圆极化)(应该是 90%确定) 24.相速是指 均匀平面电磁波在理想介质中的传播速度。 25.电位移矢量D=ε0E+P 在真空中 P 的值为(0)

电磁场与电磁波答案(无填空答案).

电磁场与电磁波复习材料 简答 1. 简述恒定磁场的性质,并写出其两个基本方程。 2. 试写出在理想导体表面电位所满足的边界条件。 3. 试简述静电平衡状态下带电导体的性质。 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) 导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) 4. 什么是色散?色散将对信号产生什么影响? 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) 色散将使信号产生失真,从而影响通信质量。 (2分) 5.已知麦克斯韦第二方程为t B E ??- =?? ,试说明其物理意义,并写出方程的积分形式。 6.试简述唯一性定理,并说明其意义。 7.什么是群速?试写出群速与相速之间的关系式。

8.写出位移电流的表达式,它的提出有何意义? 9.简述亥姆霍兹定理,并说明其意义。 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) 亥姆霍兹定理告诉我们,研究任意一个矢量场(如电场、磁场等),需要从散度和旋度两个方面去研究,或者是从矢量场的通量和环量两个方面去研究 10.已知麦克斯韦第二方程为S d t B l d E S C ???-=???,试说明其物理意义,并写出方程的微 分形式。 答:其物理意义:随时间变化的磁场可以产生电场。 (3分) 方程的微分形式: 11.什么是电磁波的极化?极化分为哪三种? 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) 极化可以分为:线极化、圆极化、椭圆极化。 12.已知麦克斯韦第一方程为 t D J H ??+ =?? ,试说明其物理意义,并写出方程的积分形式。

《电磁场与电磁波》经典例题

一、选择题 1、以下关于时变电磁场的叙述中,正确的是( ) A 、电场是无旋场 B 、电场和磁场相互激发 C 、电场与磁场无关 2、区域V 全部用非导电媒质填充,当此区域中的电磁场能量减少时,一定是( ) A 、能量流出了区域 B 、能量在区域中被消耗 C 、电磁场做了功 D 、同时选择A 、C 3、两个载流线圈之间存在互感,对互感没有影响的的是( ) A 、线圈的尺寸 B 、两个线圈的相对位置 C 、线圈上的电流 D 、空间介质 4、导电介质中的恒定电场E 满足( ) A 、0??=E B 、0??=E C 、??=E J 5、用镜像法求解电场边值问题时,判断镜像电荷的选取是否正确的根据是( ) A 、镜像电荷是否对称 B 、电位方程和边界条件不改变 C 、同时选择A 和B 6、在静电场中,电场强度表达式为3(32)()y x z cy ε=+--+x y z E e e e ,试确定常数 ε的值是( ) A 、ε=2 B 、ε=3 C 、ε=4 7、若矢量A 为磁感应强度B 的磁矢位,则下列表达式正确的是( ) A 、=?B A B 、=??B A C 、=??B A D 、2=?B A 8、空气(介电常数10εε=)与电介质(介电常数204εε=)的分界面是0z =平面, 若已知空气中的电场强度124= +x z E e e 。则电介质中的电场强度应为( ) A 、1216=+x z E e e B 、184=+x z E e e C 、12=+x z E e e 9、理想介质中的均匀平面波解是( ) A 、TM 波 B 、TEM 波 C 、TE 波 10、以下关于导电媒质中传播的电磁波的叙述中,正确的是( ) A 、不再是平面波 B 、电场和磁场不同相 C 、振幅不变 D 、以T E 波的形式传播 二、填空 1、一个半径为α的导体球作为电极深埋地下,土壤的电导率为 σ,略去地面的影响,则电极的接地电阻R = 2、 内外半径分别为a 、b 的无限长空心圆柱中均匀的分布着轴向电流I ,设空间离轴距离为()r r a <的某点处,B= 3、 自由空间中,某移动天线发射的电磁波的磁场强度

电磁场与电磁波(第三版)课后答案第1章

第一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下: 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求:(1)A a ;(2)-A B ;(3)A B ;(4)A B θ;(5)A 在B 上的分量;(6)?A C ; (7)()?A B C 和()?A B C ;(8)()??A B C 和()??A B C 。 解 (1 )23A x y z +-= = =e e e A a e e e A (2)-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e (3)=A B (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e -11 ( 4 ) 由 c o s AB θ =1 1 2 3 8 = A B A B , 得 1 c o s A B θ- =(135.5- = (5)A 在B 上的分量 B A =A c o s AB θ = =- A B B (6)?=A C 1 235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e (7)由于?=B C 04 1502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 1 230 4 1 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C (23)x y z +-e e e (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C (1014)x y z ---e e e (52)42x z -=-e e (8)()??=A B C 1014502 x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e ()??=A B C 1 238 5 20 x y z -=e e e 554411x y z --e e e 1.2 三角形的三个顶点为1(0,1,2)P -、2(4,1,3)P -和3(6,2,5)P 。 (1)判断123P P P ?是否为一直角三角形; (2)求三角形的面积。

《电磁场与电磁波》习题参考答案

《电磁场与电磁波》知识点及参考答案 第1章 矢量分析 1、如果矢量场F 的散度处处为0,即0F ??≡,则矢量场是无散场,由旋涡源所 产生,通过任何闭合曲面S 的通量等于0。 2、如果矢量场F 的旋度处处为0,即0F ??≡,则矢量场是无旋场,由散度源所 产生,沿任何闭合路径C 的环流等于0。 3、矢量分析中的两个重要定理分别是散度定理(高斯定理)和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是: 散度(高斯)定理:S V FdV F dS ??=?? ?和 斯托克斯定理: s C F dS F dl ???=??? 。 4、在有限空间V 中,矢量场的性质由其散度、旋度和V 边界上所满足的条件唯一的确定。( √ ) 5、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。( √ ) 6、标量场的梯度运算和矢量场的旋度运算都是矢量。( √ ) 7、梯度的方向是等值面的切线方向。( × ) 8、标量场梯度的旋度恒等于0。( √ ) 9、习题, 。

第2章 电磁场的基本规律 (电场部分) 1、静止电荷所产生的电场,称之为静电场;电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向相同。 2、在国际单位制中,电场强度的单位是V/m(伏特/米)。 3、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是: V V s D dS dV Q ρ?==? ?和 0l E dl ?=?。 4、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是:V D ρ??=和0E ??=。 5、电荷之间的相互作用力是通过电场发生的,电流与电流之间的相互作用力是通过磁场发生的。 6、在两种媒质分界面的两侧,电场→ E 的切向分量E 1t -E 2t =0;而磁场→ B 的法向分量 B 1n -B 2n =0。 7、在介电常数为 的均匀各向同性介质中,电位函数为 22 11522 x y z ?= +-,则电场强度E =5x y z xe ye e --+。 8、静电平衡状态下,导体内部电场强度、磁场强度等于零,导体表面为等位面;在导体表面只有电场的法向分量。 9、电荷只能在分子或原子范围内作微小位移的物质称为( D )。 A.导体 B.固体 C.液体 D.电介质 10、相同的场源条件下,真空中的电场强度是电介质中的( C )倍。 A.ε0εr B. 1/ε0εr C. εr D. 1/εr 11、导体电容的大小( C )。 A.与导体的电势有关 B.与导体所带电荷有关 C.与导体的电势无关 D.与导体间电位差有关 12、z >0半空间中为ε=2ε0的电介质,z <0半空间中为空气,在介质表面无自由电荷分布。

电磁场理论复习题(含答案)

第1~2章 矢量分析 宏观电磁现象的基本规律 1. 设:直角坐标系中,标量场zx yz xy u ++=的梯度为A ,则M (1,1,1)处 A = ,=??A 0 。 2. 已知矢量场xz e xy e z y e A z y x ?4?)(?2 +++= ,则在M (1,1,1)处=??A 9 。 3. 亥姆霍兹定理指出,若唯一地确定一个矢量场(场量为A ),则必须同时给定该场矢量 的 旋度 及 散度 。 4. 写出线性和各项同性介质中场量D 、E 、B 、H 、J 所满足的方程(结构方 程): 。 5. 电流连续性方程的微分和积分形式分别为 和 。 6. 设理想导体的表面A 的电场强度为E 、磁场强度为B ,则 (a )E 、B 皆与A 垂直。 (b )E 与A 垂直,B 与A 平行。 (c )E 与A 平行,B 与A 垂直。 (d )E 、B 皆与A 平行。 答案:B 7. 两种不同的理想介质的交界面上, (A )1212 , E E H H == (B )1212 , n n n n E E H H == (C) 1212 , t t t t E E H H == (D) 1212 , t t n n E E H H == 答案:C 8. 设自由真空区域电场强度(V/m) )sin(?0βz ωt E e E y -= ,其中0E 、ω、β为常数。则空间位移电流密度d J (A/m 2 )为: (a ) )cos(?0βz ωt E e y - (b ) )cos(?0βz ωt ωE e y - ???222x y z e e e ++A ??A ??E J H B E D σ=μ=ε= , ,t q S d J S ??-=?? t J ?ρ ?-=??

大学物理变化的电磁场习题思考题

习题8 8-1.如图所示,金属圆环半径为R ,位于磁感应强度为B 的均匀磁场 中,圆环平面与磁场方向垂直。当圆环以恒定速度v 在环所在平面内 运动时,求环中的感应电动势及环上位于与运动方向垂直的直径两端a 、b 间的电势差。 解:(1)由法拉第电磁感应定律i d dt εΦ =-,考虑到圆环内的磁通量不变,所以,环中的感应电动势0i ε=; (2)利用:()a ab b v B dl ε= ??? ,有:22ab Bv R Bv R ε=?=。 【注:相同电动势的两个电源并联,并联后等效电源电动势不变】 8-2.如图所示,长直导线中通有电流A I 0.5=,在与其相距cm 5.0=d 处放有一矩形线圈,共1000匝,设线圈长cm 0.4=l ,宽cm 0.2=a 。 不计线圈自感,若线圈以速度cm/s 0.3=v 沿垂直于长导线的方向向右 运动,线圈中的感生电动势多大? 解法一:利用法拉第电磁感应定律解决。 首先用 0l B dl I μ?=∑? 求出电场分布,易得:02I B r μπ=, 则矩形线圈内的磁通量为:00ln 22x a x I I l x a l dr r x μμππ++Φ= ?=? , 由i d N d t εΦ=-,有:011()2i N I l d x x a x dt μεπ=--?+ ∴当x d =时,有:041.92102() i N I l a v V d a μεπ-= =?+。 解法二:利用动生电动势公式解决。 由 0l B dl I μ?=∑? 求出电场分布,易得:02I B r μπ=, 考虑线圈框架的两个平行长直导线部分产生动生电动势, 近端部分:11NB l v ε=, 远端部分:22NB lv ε=, 则:12εεε=-= 00411 () 1.921022() N I N I al v l v V d d a d d a μμππ--==?++。

电磁场与电磁波复习题(含答案)

电磁场与电磁波复习题 一、填空题 1、矢量的通量物理含义是矢量穿过曲面的矢量线总数,散度的物理意义矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。散度与通量的关系是矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。 2、 散度 在直角坐标系的表达式 z A y A x A z y x A A ?? ????++=??= div ; 散度在圆柱坐 标系下的表达 ; 3、矢量函数的环量定义矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分, 旋度的定义 过点P 作一微小曲面S,它的边界曲线记为L,面的法线方与曲线绕向成右手螺旋法则。当S 点P 时,存在极限环量密度。 二者的关系 n dS dC e A ?=rot ; 旋度的物理意义点P 的旋度的大小是该点环量密度的最大值;点P 的旋度的方向是该点最 大环量密度的方向。

4.矢量的旋度在直角坐标系下的表达式 。 5、梯度的物理意义标量场的梯度是一个矢量,是空间坐标点的函数。 梯度的大小为该点标量函数?的最大变化率,即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线(面)相垂直的方向,它指向函数的增加方向等值面、方向导数与梯度的关系是梯度的大小为该点标量函数?的最大变化率,即该点最 大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线(面)相垂直的方向,它指向函数的增加方向.; 6、用方向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直角坐标系中单位矢量l e 的表达 式 ; 7、直角坐标系下方向导数 u l ??的数学表达式是cos cos cos l αβγ????????uuuu=++xyz ,梯度的表达式x y z G e e e grad x y z φφφφφ???=++=?=???; 8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内,矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定,说明的问题是矢量场的散度应满足的关系及旋度应满足的关系决定了矢量场的基本性质。

电磁场试题集

2013年电磁场试题集 一、静电场与静态场 1、点电荷1 0q q =位于点A(5,0,0); 点电荷202q q =-位于点B(-5,0,0)处; 试计算:(1)原点处的电场强度; (2)试求一个电场为0的点。 2、真空中半径为a 的球内均匀充满分布不均匀的体密度电荷,设其体密度为()r ρ。若电场 分布为: 32 542 (54) ()(54)()r r r r a E a a r r a -?+≤?=?+>?? 试求电荷体密度的大小。 3、在真空里,电偶极子电场中的任意点M (r 、θ、φ)的电位为2 cos 41r P θ πε= Φ(式中,P 为电偶极矩, q P =), 而→ →→?Φ?+?Φ?+?Φ?=Φ?000sin 11φφ θθθr r r r 。 试求M 点的电场强度→ E 。 4、P 为介质(2)中离介质边界极近的一点。已知电介质外的真空中电场强度为→ 1E ,其方向与电介质分界面的夹角为θ。在电介质界面无自由电荷存在。求: P 点电场强度→ 2E 的大小和方向。 题4图 5、半径为R 的无限长圆柱体均匀带电,电荷体密度为ρ。请以其轴线为参考电位点,求该圆柱体内外电位的分布。 )

题5图 6、在半径为R、电荷体密度为ρ的球形均匀带电体内部有一个不带电的球形空腔,其半径为r,两球心的距离为a(r<a<R)。介电常数都按ε0计算。求空腔内的电场强度E。 题6图 7、半径为a 的圆平面上均匀分布面密度为σ的面电荷,求圆平面中心垂直轴线上任意点处 的电位和电场强度。 8、在面积为S 、相距为d 的平板电容器里,填以厚度各为d /2、介电常数各为εr1和εr2 的介质。将电容器两极板接到电压为U 0的直流电源上。 求:①电容器介质εr1和εr2内的场强; ②电容器极板所带的电量; 题8图 9、真空中有两个同心金属球壳,内球壳半径为R 1,带电Q 1,厚度不计;内球壳半径为R 2,带电Q 2,厚度2R ?。求场中各点处的电场强度和电位。 | 10、电荷q 均匀分布在内半径为a, 外半径为b 的球壳形区域内,如图示: a. 求各区域内的电场强度;

电磁场与电磁波试题答案

《电磁场与电磁波》试题1 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。 20.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

大学物理变化的电磁场习题思考题.doc

习题8 8-1.如图所示,金属圆环半径为R,位于磁感应强度为在的均匀磁场 中,圆环平面与磁场方向垂直。当圆环以恒定速度。在环所在平面内 运动时,求环中的感应电动势及环上位于与运动方1何垂直的直径两 端。、人间的电势差。 解:(1)由法拉第电磁感应定律与=-四,考虑到圆环内的磁通量不变,所以,环中的感dt 应电动势与=0 ; (2)利用:£ab = £ (vx 5)-<77 ,有:£ah = Bv-2R = IBvR o 【注:相同电动势的两个电源并联,并联后等效电源电动势不变】 8-2.如图所示,长直导线中通有电流/=5.0』,在与其相距d = 0.5cm 处放 有一矩形线圈,共1000匝,设线圈长/ = 4.0cm,宽2.0cm。不计线圈自 感,若线圈以速度v = 3.0cm/s沿垂直于长导线的方向|何右运动,线圈中 的感生电动势多大? 解法一:利用法拉第电磁感应定律解决。 首先用\B-dl=^Yl求出电场分布,易得:5 = — , J/2勿尸 则矩形线圈内的磁通量为:O=「"生?/刁尸=竺〃InW, Jv 2兀r2勿x RH N/J Q I/ I 1 dx 由£i=-N—,有:与=一一-—( ---------------- )?— dt 2 勿x + a x dt N a J lav . .??当X = 6/时,有:弓= ----- = 1.92x107/。 2兀0 +。) 解法二:利用动生电动势公式解决。 由f应打="。£/求出电场分布,易得:B = J/2" 考虑线圈框架的两个平行长直导线部分产生动生电动势, 近端部分: 远端部分:& = NBJw £■ NLi(J 1 1 NuJal v f 志)= 1.92皿5

电磁场与电磁波习题集

电磁场与电磁波 补充习题 1 若z y x a a a A -+=23,z y x a a a B 32+-=,求: 1 B A +;2 B A ?;3 B A ?;4 A 和B 所构成平面的单位法线;5 A 和B 之间较 小的夹角;6 B 在A 上的标投影和矢投影 2 证明矢量场z y x a xy a xz a yz E ++=是无散的,也是无旋的。 3 若z y x f 23=,求f ?,求在)5,3,2(P 的f 2?。 5 假设0x 的区域为电介质,介电常数为03ε,如果空气中的电场强度z y x a a a E 5431++=(V/m ),求电介质中的电场强度。 7 同轴电缆内半径为a ,电压为0V ,外导体半径b 且接地,求导体间的电位分布,内导体的表面电荷密度,单位长度的电容。 10 在一个无源电介质中的电场强度x a z t C E )cos(βω-=V/m ,其中C 为场的幅度,ω为 角频率,β为常数。在什么条件下此场能够存在?其它的场量是什么? 11 已知无源电介质中的电场强度x a kz t E E )cos(-=ωV/m ,此处E 为峰值,k 为常数,求此区域内的磁场强度,功率流的方向,平均功率密度。 12 自由空间的电场表示式为x a z t E )cos(10βω+=V/m ,若时间周期为100ns ,求常数k , 磁场强度,功率流方向,平均功率密度,电场中的能量密度,磁场中的能量密度。 13 已知无源区的电场强度为y a kz t x C E )cos(sin -=ωαV/m ,用相量求磁场强度,场存在的必要条件,每单位面积的时间平均功率流。 14 若自由空间中均匀平面波的磁场强度为x a z t H )30000cos(100β+= A/m , 求相位常数,波长,传播速度,电场强度,单位面积时间平均功率流。 16 决定下面波的极化类型 m a y t a y t E m a e e a e e E m a e a e E z x y z j j x z j j z x j y x j /V )5.0s i n (4)5.0c o s (3/V 916/V 10010010041004300300 ---=-=+=-----ππ 17 电场强度为y x a z t a z t )sin(5)cos(12βωβω--- V/m 的均匀平面波以200M rad/s 在无耗媒质中(1,5.2==r r με)传播,求相应的磁场强度,相位常数,波长,本征阻抗,相

电磁场理论试题

《电磁场理论》考试试卷(A 卷) (时间120分钟) 院/系 专业 姓名 学号 一、选择题(每小题2分,共20分) 1. 关于有限区域内的矢量场的亥姆霍兹定理,下列说法中正确的是 ( D ) (A )任意矢量场可以由其散度和旋度唯一地确定; (B )任意矢量场可以由其散度和边界条件唯一地确定; (C )任意矢量场可以由其旋度和边界条件唯一地确定; (D )任意矢量场可以由其散度、旋度和边界条件唯一地确定。 2. 谐变电磁场所满足的麦克斯韦方程组中,能反映“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”这一物理思想的两个方程是 ( B ) (A )ε ρ=??=??E H ,0 (B )H j E E j J H ωμωε-=??+=??, (C )0,=??=??E J H (D )ε ρ=??=??E H ,0 3.一圆极化电磁波从媒质参数为13==r r με的介质斜入射到空气中,要使电场的平行极化分量不产生反射,入射角应为 ( B ) (A )15° (B )30° (C )45° (D )60° 4. 在电磁场与电磁波的理论中分析中,常引入矢量位函数A ,并令A B ??=,其依据是 ( C ) ( A )0=?? B ; (B )J B μ=??; (C )0=??B ; (D )J B μ=??。 5 关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是 ( C )

(A) 如果高斯面内无电荷,则高斯面上E 处处为零; (B) 如果高斯面上E 处处不为零,则该面内必有电荷; (C) 如果高斯面内有净电荷,则通过该面的电通量必不为零; (D) 如果高斯面上E 处处为零,则该面内必无电荷。 6.若在某区域已知电位移矢量x y D xe ye =+,则该区域的电荷体密度为 ( B ) ( A) 2ρε=- (B )2ρ= (C )2ρε= (D )2ρ=- 7.两个载流线圈之间存在互感,对互感没有影响的是 ( C ) (A )线圈的尺寸 (B ) 两个线圈的相对位置 (C )线圈上的电流 (D )线圈中的介质 8 .以下关于时变电磁场的叙述中,正确的是 ( B ) (A )电场是无旋场 (B )电场和磁场相互激发 (C )电场和磁场无关 (D )磁场是有源场 9. 两个相互平行的导体平板构成一个电容器,与电容无关的是 ( A ) (A )导体板上的电荷 (B )平板间的介质 (C )导体板的几何形状 (D )两个导体板的相对位置 10.用镜像法求解静电场边值问题时,判断镜像电荷设置是否正确的依据是 ( C ) (A )镜像电荷的位置是否与原电荷对称 (B )镜像电荷是否与原电荷等值异号 (C )待求区域内的电位函数所满足的方程与边界条件是否保持不变 (D )同时满足A 和B

电磁场与电磁波试题及答案

《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ε,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φ,媒质的介电常数为ε,电荷体密度为V ρ,电位 所满足的方程为 。 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。 5.表达式()S d r A S ? ????称为矢量场)(r A ? ?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S d t B l d E S C ???????-=???,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) 15.矢量函数 z x e yz e yx A ??2+-=? ,试求 (1)A ? ?? (2)A ? ?? 16.矢量 z x e e A ?2?2-=? , y x e e B ??-=? ,求 (1)B A ? ?- (2)求出两矢量的夹角

电磁场与电波试题及答案.

1. 写出非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式,并简要说明其物理意义。 2.答非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式为,,0,D B H J E B D t t ρ????=+??=-??=??=??v v v v v v v ,(3分)(表明了电磁场和它们的源之间的全部关系除了真实电流外,变化的电场(位移电流)也是磁场的源;除电荷外,变化的磁场也是电场的源。 1. 写出时变电磁场在1为理想导体与2为理想介质分界面时的边界条件。 2. 时变场的一般边界条件 2n D σ=、20t E =、2t s H J =、20n B =。 (或矢量式2n D σ=v v g 、20n E ?=v v 、2s n H J ?=v v v 、20n B =v v g ) 1. 写出矢量位、动态矢量位与动态标量位的表达式,并简要说明库仑规范与洛仑兹规范的意义。 2. 答矢量位,0B A A =????=v v v ;动态矢量位A E t ??=-?-?v v 或A E t ??+ =-??v v 。库仑规范与洛仑兹规范的作用都是限制A v 的散度,从而使A v 的取值具有唯一性;库仑规范用在静态场,洛仑兹规范用在时变场。 1. 简述穿过闭合曲面的通量及其物理定义 2. s A ds φ=???v v ò 是矢量A 穿过闭合曲面S 的通量或发散量。若Ф> 0,流出S 面的通量大于流入的 通量,即通量由S 面内向外扩散,说明S 面内有正源若Ф< 0,则流入S 面的通量大于流出的通量,即通量向S 面内汇集,说明S 面内有负源。若Ф=0,则流入S 面的通量等于流出的通量,说明S 面内无源。 1. 证明位置矢量x y z r e x e y e z =++r r r r 的散度,并由此说明矢量场的散度与坐标的选择无关。 2. 证明在直角坐标系里计算 ,则有 ()()x y z x y z r r e e e e x e y e z x y z ???????=++?++ ??????r r r r r r r r 3x y z x y z ???= ++=??? 若在球坐标系里计算,则 23 22 11()()()3r r r r r r r r r ????= ==??r r 由此说明了矢量场的散度与坐标的选择无关。

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