一 填空题
1. 麦克斯韦方程组的微分形式是： 、 、 和 。
2. 静电场的基本方程为： 、 。
3. 恒定电场的基本方程为： 、 。
4. 恒定磁场的基本方程为： 、 。
5. 理 想导体（媒质2）与空气（媒质1）分界面上，电磁场边界条件为： 、 、
和 。
6. 线性且各向同性媒质的本构关系方程是： 、 、 。
7. 电流连续性方程的微分形式为： 。
8. 引入电位函数?是根据静电场的 特性。
9. 引入矢量磁位A
是根据磁场的 特性。
10. 在两种不同电介质的分界面上，用电位函数?表示的边界条件为： 、 。 11. 电场强度E 的单位是 ，电位移D 的单位是 ；磁感应强度B
的单位是 ，磁场强
度H
的单位是 。
12. 静场问题中，E 与?的微分关系为： ，E
与?的积分关系为： 。
13. 在自由空间中，点电荷产生的电场强度与其电荷量q 成 比，与观察点到电荷所在点的距离平方成
比。
14. XOY 平面是两种电介质的分界面，分界面上方电位移矢量为z y x e e e D
0001255025εεε++= C/m 2，相对介
电常数为2，分界面下方相对介电常数为5，则分界面下方z 方向电场强度为__________，分界面下方z 方向的电位移矢量为_______________。
15. 静电场中电场强度z y x e e e E
432++=，则电位?沿122
333
x y z l e e e =
++的方向导数为_______________，点A （1，2，3）和B （2，2，3）之间的电位差AB U =__________________。
16. 两个电容器1C 和2C 各充以电荷1Q 和2Q ，且两电容器电压不相等，移去电源后将两电容器并联，总的电容
器储存能量为 ，并联前后能量是否变化 。
17. 一无限长矩形接地导体槽，在导体槽中心位置有一电位为U 的无限长圆柱导体，
如图所示。由于对称性，矩形槽与圆柱导体所围区域内电场分布的计算可归结为图中边界1Γ、2Γ、3Γ、4Γ和5Γ所围区域Ω内的电场计算。则在边界_____________上满足第一类边界条件，在边界_____________上满足第二类边界条件。
18. 导体球壳内半径为a ，外半径为b ，球壳外距球心d 处有一点电荷q ，若导体球壳接地，则球壳内表面的感
应电荷总量为____________，球壳外表面的感应电荷总量为____________。
19. 静止电荷产生的电场，称之为__________场。它的特点是 有散无旋场，不随时间变化 。 20. 高斯定律说明静电场是一个 有散 场。 21. 安培环路定律说明磁场是一个 有旋 场。
22. 电流密度是一个矢量，它的方向与导体中某点的 正电荷 的运动方向相同。
23. 在两种不同导电媒质的分界面上， 磁感应强度 的法向分量越过分界面时连续， 电场强度的
切向分量连续。
24. 矢量磁位A 的旋度为 ，它的散度等于 。 25. 矢量磁位A 满足的方程是 。
26. 恒定电场是一种无 散 和无 旋 的场。
27. 在恒定电流的周围，同时存在着 恒定电 场和 恒定磁 场。 28. 两个点电荷之间的作用力大小与两点电荷电量之积成 正比 关系。 二 选择题
1. 自由空间中的点电荷c q 11=, 位于直角坐标系的原点)0,0,0(1P ; 另一点电荷c q 22=, 位于直角坐标系
的原点)3,0,0(2P ，则沿z 轴的电场分布是（ B ）。
A. 连续的
B. 不连续的
C. 不能判定
D. 部分连续
2. “某处的电位0=?，则该处的电场强度0=E
”的说法是（ B ）。
A. 正确的
B. 错误的
C. 不能判定其正误
D. 部分正确 3. 电位不相等的两个等位面（ C ）。
A. 可以相交
B. 可以相切
C. 不能相交或相切
D.仅有一点相交
4. “E
与介质有关，与介质无关”的说法是（ B ）。
A. 正确的
B. 错误的
C. 不能判定其正误
D. 前一结论正确 5. “电位的拉普拉斯方程02
=??对任何区域都是成立的”，此说法是（ B ）。
A. 正确的
B. 错误的
C. 不能判定其正误
D. 仅对电流密度不为零区域成立 6. “导体存在恒定电场时，一般情况下，导体表面不是等位面”，此说法是（ A ）。
A. 正确的
B. 错误的
C. 不能判定其正误
D. 与恒定电场分布有关
7. 用电场矢量E 、D
表示的电场能量计算公式为（ C ）。
A. D E ?21
B. D E ?2
1 C. dV D E v ?? 21 D. 1
2v E D dV ??
8. 用磁场矢量B 、H
表示的磁场能量密度计算公式为（ A ）。
A. H B ?21
B. H B ?2
1 C. dV B v ?? H 21 D. 1
H 2v B dV ??
9. 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（ A ）。
A. )ln(0
1a
a
D C -=
πε B. )
ln(201a
a D C -=
πε C. )ln(2101a a D C -=πε D. 101
ln()C D a a πε=-
10. 上题所述的平行双线传输线单位长度的外自感为（ B ）。
A. )ln(
210
1a a D L -=
πμ B. )ln(01a a D L -=πμ C. )ln(201a
a
D L -=πμ 11. 两个点电荷之间的作用力大小与两点电荷电量之积成 ( A )关系。
A.正比
B.反比
C.平方正比
D.平方反比 12. 导体在静电平衡下，其内部电场强度 ( B )
A.为常数
B.为零
C.不为零
D.不确定 13. 静电场E 沿闭合曲线的线积分为（ B ）
A.常数
B.零
C.不为零
D.不确定 14. 在理想的导体表面，电力线与导体表面成（ A ）关系。
A. 垂直
B. 平行
C.为零
D.不确定
15. 在两种理想介质分界面上，电位移矢量D 的法向分量在通过界面时应（ C ）
A. 连续
B. 不连续
C. 等于分界面上的自由面电荷密度
D. 等于零 16. 真空中磁导率的数值为 ( C )
A.4π×10-5H/m
B.4π×10-6H/m
C.4π×10-7H/m
D.4π×10-8H/m 17. 在恒定电流的情况下，虽然带电粒子不断地运动，可导电媒质内的电荷分布（ B ）
A.随时间变化
B.不随时间变化
C.为零
D.不确定 18. 磁感应强度B 穿过任意闭曲面的通量为 ( B )
A.常数
B.零
C.不为零
D.不确定
19. 对于介电常数为ε的均匀电介质，若其中自由电荷体密度为ρ，则电位φ满足（ B ）
A.ερ?/2=?
B. ερ?/2-=?
C. 02
=?? D. 02/ερ?=?
20. 在磁介质中，通过一回路的磁链与该回路电流之比值为（ D ）
A. 磁导率
B.互感
C. 磁通
D.自感
21. 在磁介质中，通过一回路的磁链与产生磁链的另外回路电流之比值为（ B ）
A. 磁导率
B.互感
C. 磁通
D.自感
22. 要在导电媒质中维持一个恒定电场，由任一闭合面流出的传导电流应为（ B ）
A.大于零
B.零
C. 小于零
D.不确定 23. 真空中磁导率的数值为 ( C )
A.4π×10-5H/m
B.4π×10-6H/m
C.4π×10-7H/m
D.4π×10-8H/m 24. 磁感应强度B 穿过任意闭曲面的通量为 ( B )
A.常数
B.零
C.不为零
D.不确定 25. 在磁介质中，通过一回路的磁链与该回路电流之比值为（ D ）
A. 磁导率
B.互感
C. 磁通
D.自感
26. 在直角坐标系下，三角形的三个顶点分别为A(1，2，3)，B(4，5，6)和C(7，8，9)，则矢量R AB 的单位矢
量坐标为（ B ）
A. (3，3，3)
B. (0.577，0.577，0.577)
C. (1，1，1)
D. (0.333，0.333，0.333) 27. 对于磁导率为μ的均匀磁介质，若其中电流密度为J ，则矢量磁位A 满足（ A ）
A.J A μ-=?2
B. J A μ=?2
C. 02
=?A D. J A 02μ-=?
28. 在直角坐标系下，x a 、y a 和z a 分别是x 、y 、z 坐标轴的单位方向向量，则表达式z y a a ?和x z y a a a ??的
结果分别是（ D ）
A. x a 和y a
B. 0和y a
C. x a 和0
D. 0和0
29. 一种磁性材料的磁导率m H /1025
-?=μ，其磁场强度为m A H /200=，则此种材料的磁化强度为
( C )
A. m A /1043
-? B. m A /108
C. m A /1098.23
? D.不确定
30. 在直角坐标系下，三角形的三个顶点分别为A(1，2，3)，B(4，5，6)和C(7，7，7)，则矢量R AB x R BC 的
坐标为（ A ）
A.(-3，6，-3)
B. (3，-6，3)
C. (0，0，0)
D.都不正确
31. 一种微调电容器采用空气作为电介质，电容的两极为平行导体板，若平板面积S 为100mm 2，极板间距d
为1 mm ，空气的介电常数为8.85x10-12F /m ，则此电容值为( C ）。 A. 8.85x10-10μF B. 8.85x10-5 nF C. 8.85x10-1 pF D. 都不正确 32. 在磁介质中，通过一回路的磁链与产生磁链的另外回路电流之比值为（ B ）
A. 磁导率
B.互感
C. 磁通
D.自感 三 计算题
1. 矢量函数z x e yz e
yx A ??2
+-= ，试求 （1）A
?? （2）A
??
解：（1）2y x z
A A A A x y z xy y
?????=
++
???=-+
（2）
2
2???0??x y z x z e e
e A x y z yx yz
e
z e x ?
????=
???-=+ 2. 已知某二维标量场2
2
),(y x y x u +=，求
（1）标量函数的梯度；（2）求出通过点()0,1处梯度的大小。 解：（1）对于二维标量场
y x e ?y
u e ?x u u ??+??=
? y x e ?y e
?x 22+= （2）任意点处的梯度大小为 2
2
2y x u +=?
则在点()0,1处梯度的大小为： 2=?u
3. 矢量z y x e ?e ?e ?A 32-+=
，z y x e e e B ??3?5--= ，求 （1）B A
+
（2）B A
?
解：（1）z y x e ?e ?e
?B A 427--=+
（5分） （2）103310=+-=?B A
（5分）
4. 均匀带电导体球，半径为a ，带电量为Q 。试求 （1） 球内任一点的电场 （2） 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：
0=??S
S d D
故球内任意一点的电位移矢量均为零，即
（2）由于电荷均匀分布在a r =的导体球面上，故在a r >的球面上的电位移矢量的大小处处相等，方向为径向，
即r e
?D D 0=
，由高斯定理有 Q S d D S
=??
即 Q D r =02
4π
a
r E <=0
整理可得：a r e ?r
Q
e ?D D r
r >==204π
5. 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：
（1）求??
?
???????><<<≤b r b r a a r 0各区域内的电场强度
（2）若以∞=r 处为电位参考点，试计算球心（0=r ）处的电位。 解：
（1） 电荷体密度为：)(3
433
a b q -=
πρ
由高斯定律：
??=?v
s
dV S d E ρε
0 可得，
a r <≤0 区域内，01=E
b r a << 区域内，q a b a r r e E r
3
33
320241
--=πε
b r > 区域内，q r
e E r
2
0341πε
=
（2）???∞
?+?+?=b
b
a
a
r d E r d E r d E
320
10?
式中，
)]11()(2
1[)(4)(1)(43223
303323302b a a a b a b q dr a r r a b q r d E b a b
a
----=--=
???
πεπε b
q dr r
q r d E b
b
02
0344πεπε==??
?
∞∞
因此， b q b a a a b a b q 032233004)]11()(2
1[)(4πεπε?+----=
6. 矢量函数y x e xz e
y B ??2
+-= 是否是某区域的磁通量密度？如果是，求相应的电流分布。 解：（1）根据散度的表达式
z
B y B x B B z
y x ??+??+??=?? （3分） 将矢量函数B
代入，显然有
0=??B
（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：
()[]分）
（分）
（分）
（1?2?1
20
???210
20
z x z y x e z y e
x xz
y z y x e
e e B
J ++-=-??????=
??=μμ
7. 设无限长直导线与矩形回路共面，（如图所示），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y e
?方向。 （2） 在xoz 平面上离直导线距离为x 处的磁感应强度可由下式求出：
?=?c
I l d B 0μ
即： x
I
e
?B y πμ20= 通过矩形回路中的磁通量
b d d
Ia dxdz x I S d B b
d d x /a /a z S
+=-=?=????+=-=ln 2202
2
0πμπμψ
图1
x
z
8. 同轴线的内导体半径为a ，外导体半径为b （其厚度可忽略不计），线上流动的电流为I ；计算同轴线单位长度
内的储存的磁场能量，并根据磁场能量求出同轴线单位长度的电感。
解：
a r 0 2201≤≤=a Ir
e B πμ?
b r a 202≤≤=r
I
e B πμ?
a
b I I rdr B rdr B dV H B dV H B W W W b a a v v m m m ln 1616221221 2
12120202
20021022211121πμπμπμπμ+=+=?+?=+=????
而 2
2
1LI W m = 故 a b
I
W L m ln 282002
πμπμ+==
9. 一无限长实心导线由非磁性材料构成，其截面为圆形，半径R =1mm 。在圆柱坐标系下，导体圆柱轴线与Z
轴重合，沿着→
z a 方向流过的总电流为100A ，且电流在截面内均匀分布。 求：（1）ρ=0.8mm 处的磁场强度H 为多少？
（2）在导体柱内，每单位长度上的总磁通量Φ为多少？
解：（1）实心导线产生的磁场在圆柱坐标下仅有H Φ分量，根据安培环路定律，以ρ=0.8mm 为半径的圆为积分路径，
C
H dL I =?
各点处H Φ分量相同，故积分结果为2
2
2R S H I I S R
ρ
φπρπρπ== 34
26
0.810100 1.2710/22 3.14110
H I A m R φρπ--?==?=????
（2）在导体柱内，每单位长度上的总磁通量Φ为
10.001
2
0.001
0000
220
7
25
2
1222
410100(0.0010)1040.001
S
S
I I B dS H dS dz d R R Wb φμρμμρρππππ--===??=
-=??
???
10. 图示极板面积为S 、间距为 d 的平行板空气电容器内，平行地放入一块面积为S 、厚度为a 、介电常数为ε
的介质板。 设左右两极板上的电荷量分别为Q +与 Q -。若忽略端部的边缘效应，试求
(1) 此电容器内电位移与电场强度的分布； (2) 电容器的电容及储存的静电能量。 2. 解1）12x Q D D e S
==
1
10
x D Q
E e S εε=
=
，22x D Q E e S εε==
2) 011()S Q Q
C U E d a d a
ε=
==-- 222Q Q S C U E a a
ε=
== 012
120()
S C C C C C a d a εεεε=
=++-
22
00
()1122a d a Q W Q C S εεεε+-==
四 简答题
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。
非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式为
,,0,D H J t B
E t
B D ρ
???=+????=-???=??=
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。
2. 简述穿过闭合曲面的通量及其物理定义
s
A ds φ=
??? 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。
3. 在直角坐标系证明0A ????=
()[()()()]()()()0y x x x z z x
y z x y z y y x x z z A
A A A A A A e e e e e e x y z y z z x x y A A A A
A A x y z y z x z x y ?????????????
=++?-+-+-??????????????????=-+-+-=?????????
4. 试写出一般电流连续性方程的积分与微分形式 ，恒定电流的呢？
一般电流/0,/J dS dq dt J t
ρ?=-??=-???；
恒定电流
0,
0J dS J ?=??=?
5. 试写出静电场基本方程的积分与微分形式 。
静电场基本方程的 积分形式
1
s
E ds q ε?=
∑?? ，0
l
E dl ?=?
微分形式
,0D E ρ??=??=
6. 试说明导体处于静电平衡时特性。
导体处于静电平衡时特性有 ①导体内
0E =；
②导体是等位体（导体表面是等位面）；
③导体内无电荷，电荷分布在导体的表面(孤立导体，曲率)； ④导体表面附近电场强度垂直于表面，且 0/E n σε=。
高中物理电磁学知识点公式总结大全 来源:网络作者:佚名点击:1524次 高中物理电磁学知识点公式总结大全 一、静电学 1.库仑定律，描述空间中两点电荷之间的电力 ，， 由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。 2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场 ， 导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向，电力线越密集电场强度越大。 平行板间的电场 3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。本式以以无限远为零位面。 4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。 导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。 电位为零之处，电场未必等于零。电场为零之处，电位未必等于零。 均匀电场内，相距d之两点电位差。故平行板间的电位差。 5.电容，为储存电荷的组件，C越大，则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性，两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能，。 a.球状导体的电容，本电容之另一极在无限远，带有电荷-q。 b.平行板电容。故欲加大电容之值，必须增大极板面积A，减少板间距离d，或改变板间的介电质使k变小。 二、感应电动势与电磁波 1.法拉地定律：感应电动势。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。 感应电动势造成的感应电流之方向，会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。 2.长度的导线以速度v前进切割磁力线时，导线两端两端的感应电动势。若v、B、互相垂直，则 3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法，也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势，最大感应电动势。 变压器，用来改变交流电之电压，通以直流电时输出端无电位差。 ，又理想变压器不会消耗能量，由能量守恒，故 4.十九世纪中马克士威整理电磁学，得到四大公式，分别为 a.电场的高斯定律 b.法拉地定律 c.磁场的高斯定律 d.安培定律 马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念，修正了安培定律，使得变动的电场会产生磁场。e.马克士威修正后的安培定律为 a.、 b.、 c.和修正后的e.称为马克士威方程式，为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式，预测了电磁波的存在，且其传播速度。 。十九世纪末，由赫兹发现了电磁波的存在。 劳仑兹力。 右手定则：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向
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 ??????++ = ??=ρ ρdiv ； 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 ρρ?=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 r 的表达 式 ；
7、直角坐标系下方向导数 u ?的数学表达式是 ，梯度的表达式 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。 9、麦克斯韦方程组的积分形式分别为 ()s l s s l s D dS Q B E dl dS t B dS D H dl J dS t ?=??=-??=?=+????????r r r r r r r r g r r r r r g ???? 其物理描述分别为 10、麦克斯韦方程组的微分形式分别为 2 0E /E /t B 0 B //t B c J E ρεε??=??=-????=??=+??r r r r r r r 其物理意义分别为 11、时谐场是激励源按照单一频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的 场， 一般采用时谐场来分析时变电磁场的一般规律，是因为任何时变周期函数都可以用正弦函数表示的傅里叶级数来表示；在线性条件下，可以使用叠加原理。 12、坡印廷矢量的数学表达式 2 0S c E B E H ε=?=?r r r r r ，其物理意义表示了单 位面积的瞬时功率流或功率密度。功率流的方向与电场和磁场的方向垂直。表达式 ()s E H dS ??r r r g ?的物理意义穿过包围体积v 的封闭面S 的功率。 13、电介质的极化是指在外电场作用下，电介质中出现有序排列电偶极子以及表面上出
《电磁场与电磁波》试题（10） 一、填空题（共20分，每小题4分） 1.对于矢量，若＝ ＋＋， 则：＝ ；＝ ； ＝ ；＝ 。 2.对于某一矢量，它的散度定义式为 ； 用哈密顿算子表示为 。 3.对于矢量，写出： 高斯定理 ； 斯托克斯定理 。 4.真空中静电场的两个基本方程的微分形式为 和 。 5.分析恒定磁场时，在无界真空中，两个基本场变量之间的关系为 ，通常称它为 。 二.判断题（共20分，每小题2分） 正确的在括号中打“√”，错误的打“×”。 1.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。 （ ） 2.标量场的梯度运算和矢量场的旋度运算都是矢量。（ ） 3.梯度的方向是等值面的切线方向。（ ） 4.恒定电流场是一个无散度场。（ ） 5.一般说来，电场和磁场是共存于同一空间的，但在静止和恒定的情况下，电场和磁场可以 独立进行分析。（ ） 6.静电场和恒定磁场都是矢量场，在本质上也是相同的。（ ） 7.研究物质空间内的电场时，仅用电场强度一个场变量不能完全反映物质内发生的静 电现象。（ ） 8.泊松方程和拉普拉斯方程都适用于有源区域。（ ） 9.静电场的边值问题，在每一类的边界条件下，泊松方程或拉普拉斯方程的解都是唯一的。 （ ） 10.物质被磁化问题和磁化物质产生的宏观磁效应问题是不相关的两方面问题。（ ） A A x e x A y e y A z e z A y e ?x e z e ?z e z e ?x e x e ?x e A A
三.简答题（共30分，每小题5分） 1.用数学式说明梯无旋。 2.写出标量场的方向导数表达式并说明其涵义。 3.说明真空中电场强度和库仑定律。 4.实际边值问题的边界条件分为哪几类？ 5.写出磁通连续性方程的积分形式和微分形式。 6.写出在恒定磁场中，不同介质交界面上的边界条件。 四.计算题（共30分，每小题10分） 1．半径分别为a,b(a>b),球心距为c(c 电磁场复习要点 主要内容（章节） 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 3.1 3.2 3.3 3.5 4.1 4.2 4.3 4.5 思考题 2.2 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.16 3.2 3.3 3.4 3.9 3.10 3.15 3.17 3.18 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 习题 1.12 1.13 1.15 1.16 1.19 1.20 1.27 1.28 2.7 2.8 2.9 2.11 2.12 2.13 2.15 2.17 2.21 2.23 3.2 3.3 3.4 3.7 3.8 3.9 3.15 3.23 4.4 4.9 4.10 4.11 选择或填空 1. 在相同场源条件下，电介质中的电场强度是真空中电场强度的（ A ）。 A. r ε1倍 B. r ε倍 C. 0 1ε倍 D. 0ε倍 2. 静电场中试验电荷受到的作用力与试验电荷电量成（ A ）关系。 A. 正比 B. 反比 C. 平方 D. 平方根 3. 两点电荷所带电量大小不等，则电量大者所受作用力（ C ） A ．更大 B ．更小 C ．与电量小者相等 D ．大小不定 4. 空间电场的电场强度为z e y e e E z y x 684ρρρρ++= V/m ，点A 的坐标为（0, 2, 0），点B 的坐标为（2, 4, 0）,则A 与B 两点间的电压AB U 为（ B ）。 A. 40 V B. 56 V C. 64 V D. 48 V 5. 平板电容器的电容量与极板面积成( B )，与板间距离成( )。 A. 正比/正比 B. 正比/反比 C. 反比/正比 D. 反比/反比 6. 线性媒质中，电位移矢量的定义为（ A ） A. P E D ρρρ+=0ε B. P E D ρρρ+=ε C. P E D ρρρ+= D. P E D ρρρ0ε+= 7. 静电场保守性的积分表达形式是( C )。 A. 0=????C l d E ρρ B. ??=?S S d E 0ρρ C. ?=?C l d E 0ρρ D. ?=?b a l d E 0ρρ 8. 静电场中以D ρ表示的高斯通量定理，其积分式中的总电荷应该是( C )。 A. 整个场域中的自由电荷 B. 整个场域中的自由电荷和极化电荷 C. 仅由闭合面所包的自由电荷 D. 仅由闭合面所包的自由电荷和极化电荷 电荷守恒定律：电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的 一部分转移到另一部分,在任何物理过程中电荷的代数和总是守恒的． 单位电荷在空间12 02 14q q r r πε 某点处单位体积 12 2r ? 均匀磁化：M = ∑不均匀磁化： m m P p +?∑ ISn = L ） 电力线 磁力线 静电场的等势面就是一簇假想的曲线, 电位差（电压）：单位正电荷的电位能差．即：B AB AB AB A W A U Edl q q = == ?． 0P n δ=? P E χε=（各向同性介质）e 1r εχ=+ 0r εεε==D E E H M μ= - M j n =? 1r m μχ=+ 0H r B H μμμ== （1）分析自由电荷分布的对称性求出磁场感应强度矢量 e δ． d d S t ?? d d I L t - 1 d d I M t =- 12 d I ε 静电场恒定磁场 t ???? ??∑= ?ε q dS E ???d d L H l I I t ?=+=??? ?? z H ??? ??d t - ??=?I dS J E 和H 的振幅都正比于 电场和磁场的本质及内在联系： 静电场问题求解 基础问题 1.场的唯一性定理： ①已知V 内的自由电荷分布 ②V 的边界面上的φ值或n ??/φ值， 则V 内的电势分布，除了附加的常数外，由泊松方程 ερφ/2 -=? 及在介质分界面上的边值关系 σφ φ ε εφφ-=??-??=)()(,n n j i j i 唯一的确定。 两种静电问题的唯一性表述： ⑴给定空间的电荷分布，导体上的电势值及区域边界上的电势或电势梯度值→空间的电势分布和导体上的面电荷分布（将导体表面作为区域边界的一部分） ⑵给定空间的电荷分布，导体上的总电荷及区域边界上的电势或电势梯度值→空间的电势分布和导体上的面电荷分布（泊松方程及介质分界面上的边值关系） 2.静电场问题的分类： 分布性问题：场源分布E ?ρ电场分布 边值性问题：场域边界上电位或电位法向导数→电位分布和导体上电荷分布 3.求解边值性问题的三种方法： 分离变量法 电荷 电场 磁场 电流 变化 变化 运动 激发 激发 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≈2 ωμγ） 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 40πμ）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：（ =▽ x ） 23.E （Z ，t ）=e x E m sin （wt-kz-）+ e y E m cos （wt-kz+），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。 第一部分：电磁场的数学工具和物理模型 来源：工程电磁场原理教师手册 场的概念；场的数学概念；矢量分析； 数学工具：在不同坐标系下的数学描述方法；巩固标量场梯度的概念和数学描述方法；掌握散度在直角坐标系下的表达形式；掌握旋度在直角坐标系下的表达形式；强调几个矢量分析的恒等式：0=???V （任何标量函数梯度的旋度恒等于零）；0)(=????A （任意矢量函数旋度的散度恒等于零）；() A A A 2?-???=????；?????+??=??A A A )(； V V 2?=???。 亥姆霍兹定理推导出：无旋场（场中旋度处处为零），但散度不为零；无散场（无源场）：场中散度处处为零，但其旋度不为零；一般矢量场：场中散度和旋度均不为零。无限空间中的电磁场作为矢量场)(r F 按定理所述，其特性取决于它的散度和旋度特性，而用公式可以表示为：)()()(r A r r F ??+-?=?，其中标量函数?-??= V dV r r r F r '') '('41)(π?，矢量函数?-??= V dV r r r F r A '' ) '('41)(π，由此可见，无限空间中的电磁场)(r F 唯一地取决于其散度和旋度的分布。 散度定理——高斯定理；旋度定理——stokes 定理 第二部分：静态电磁场——静电场 掌握电场基本方程，并理解其物理意义。 电场强度E 与电位?的定义以及物理含义；理解静电场的无旋性，及电场强度的线积分与路径无关的性质，以及电场强度与电位之间的联关系。 掌握叠加原理，对自由空间中的静电场，会应用矢量分析公式计算简单电荷分布产生的电场强度与电位；对于呈对称性分布的特征的场，能熟练地运用高斯定理求解器电场强度与电位分布。 了解媒介（电介质）的线性、均匀和各向同性的含义；了解电偶极子、电偶极矩的概念及其电场分布的特点。了解极化电荷、极化强度P 的定义及其物理意义。连接通过极化电荷求极化电场分布的积分形式。 理解电位移矢量D 的定义，以及D 、E 和P 三者之间的关系。对电介质中的静电场，会求解其相应对称的场的分布。 大学物理电磁学公式总结 ?第一章（静止电荷的电场） 1.电荷的基本性质：两种电荷，量子性，电荷守恒，相对论不变性。 2.库仑定律：两个静止的点电荷之间的作用力 F =kq1q2 e r= r2 3.电力叠加原理：F=ΣF i , q0为静止电荷 4.电场强度：E=F q0 5.场强叠加原理：E=ΣE i 用叠加法求电荷系的静电场： E=(离散型) E=(连续型) 6.电通量：Φe= 7.高斯定律：=Σq int 8.典型静电场： 1)均匀带电球面：E=0 （球面内） E=（球面外） 2)均匀带电球体：E==（球体内） E=（球体外） 3) 均匀带电无限长直线： E= ，方向垂直于带电直线 4) 均匀带电无限大平面： E=，方向垂直于带电平面 9. 电偶极子在电场中受到的力矩： M=p×E ? 第三章（电势） 1. 静电场是保守场： =0 2. 电势差：φ1 –φ2= 电势：φp =∫E 鈥r (p0)(p) （P0是电势零点） 电势叠加原理：φ=Σφi 3. 点电荷的电势：φ= 电荷连续分布的带电体的电势：φ= 4. 电场强度E 与电势φ的关系的微分形式： E=-gradφ=-▽φ=-(i +j +k ) 电场线处处与等势面垂直，并指向电势降低的方向；电场线密处等势面间距小。 5. 电荷在外电场中的电势能：W=q φ 移动电荷时电场力做的功：A 12=q(φ1 –φ2)=W 1-W 2 电偶极子在外电场中的电势能：W=-p?E ?第四章（静电场中的导体） 1.导体的静电平衡条件：E int=0，表面外紧邻处Es⊥表面或导体是个等势体。 2.静电平衡的导体上电荷的分布: Q int=0,σ=ε0E 3.计算有导体存在时的静电场分布问题的基本依据： 高斯定律，电势概念，电荷守恒，导体经典平衡条件。 4.静电屏蔽：金属空壳的外表面上及壳外的电荷在壳内的合场强总为零，因而对壳内无影响。?第五章（静电场中的电介质） 1.电介质分子的电距：极性分子有固有电距，非极性分子在外电场中产生感生电距。 2.电介质的极化：在外电场中固有电距的取向或感生电距的产生使电介质的表面（或 内部）出现束缚电荷。 电极化强度：对各向同性的电介质，在电场不太强的情况下 P=ε0(εr-1)E=ε0X E 面束缚电荷密度：σ’=P?e n 3.电位移：D=ε0E+P 对各向同性电介质：D=ε0εr E=εE D的高斯定律：=q0int 4.电容器的电容：C=Q U 《工程电磁场导论》练习题 一、填空题（每空*2*分，共30分） 1.根据物质的静电表现，可以把它们分成两大类：导电体和绝缘体。 2.在导电介质中（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流成为传导电流。 3.在自由空间（如真空中）电荷运动形成的电流成为运流电流。 4.电磁能量的储存者和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用，故通常称为导波系统。 5.天线的种类很多，在通讯、广播、雷达等领域，选用电磁辐射能力较强的 细天线。 6.电源是一种把其它形式的能量转换成电能的装置，它能把电源内导电原子或分子的正负电荷分开。 7.实际上直接危及生命的不是电压，而是通过人体的电流，当通过人体的工频电流超过8mA 时，有可能发生危险，超过30mA 时将危及生命。 8.静电场中导体的特点是：在导体表面形成一定面积的电荷分布，是导体内的电场为0，每个导体都成等位体，其表面为等位面。 9.恒定电场中传导电流连续性方程∮S J.dS=0 。 10.电导是流经导电媒质的电流与导电媒质两端电压之比。 11.在理想导体表面外侧的附近介质中，磁力线平行于其表面，电力线则与其表面相垂直。 12.如果是以大地为导线或为消除电气设备的导电部分对地电压的升高而接地，称为工作接地。 13. 电荷的周围，存在的一种特殊形式的物质，称电场。 14.工程上常将电气设备的一部分和大地联接，这就叫接地。如 果是为保护工作人员及电气设备的安全而接地，成为保护接地。 二、回答下列问题 1.库伦定律： 答：在无限大真空中，当两个静止的小带电体之间的距离远远大于它们本身的几何尺寸时，该两带电体之间的作用力可以表示为： 这一规律成为库仑定律。 2.有限差分法的基本思想是什么？ 答：把场域用网格进行分割，再把拉普拉斯方程用以各网格节点处的电位作为未知数的差分方程式来进行代换，将求拉普拉斯方程解的问题变为求联立差分方程组的解的问题。 3.静电场在导体中有什么特点？ 答：在导体表面形成一定的面积电荷分布，使导体内的电场为零，每个导体都成为等位体，其表面为等位面。 4.什么是击穿场强？ 答：当电场增大到某一数值时，使得电介质中的束缚电荷能够脱离它们的分子而自由移动，这时电介质就丧失了它的绝缘能力，称为被击穿。某种材料能够安全地承受的最大电场强度就称为该材料的击穿场强。 5. 什么叫静电屏蔽？ 答：在工程上，常常把不可受外界电场影响的带电体或不希望去影响外界的带电体用一个接地的金属壳罩起来，以隔离有害的的静电影响。例如高压设备周围的屏蔽网等，就是起静电屏蔽作用的。 6.分离变量法的基本思想是什么？ 答：把电位函数φ用两个或三个仅含一个坐标变量的函数乘积表示，带入偏微分 《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μ，则磁感应强度B ?和磁场H ? 满足的方程 为： 。 2．设线性各向同性的均匀媒质中， 02=?φ称为 方程。 3．时变电磁场中，数学表达式H E S ? ???=称为 。 4．在理想导体的表面， 的切向分量等于零。 5．矢量场 )(r A ? ?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 t B E ??- =????，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 y x e xz e y B ??2+-=? 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z y x e e e A ?3??2-+=?，z y x e e e B ??3?5--=? ，求 （1）B A ??+ （2）B A ??? 17．在无源的自由空间中，电场强度复矢量的表达式为 ()jkz y x e E e E e E --=004?3?? （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a ，带电量为Q 。试求 《工程电磁场导论》练习题 1、填空题（每空*2*分，共30分） 1.根据物质的静电表现，可以把它们分成两大类：导电体和绝缘体 。 2.在导电介质中（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流成为传导电流。 3.在自由空间（如真空中）电荷运动形成的电流成为运流电流 。 4.电磁能量的储存者和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用，故通常称为导波系统。 5.天线的种类很多，在通讯、广播、雷达等领域，选用电磁辐射能力较强的 细天线 。 6.电源是一种把其它形式的能量转换成电能的装置，它能把电源内导电原子或分子的正负电荷分开。 7.实际上直接危及生命的不是电压，而是通过人体的电流，当通过人体的工频电流超过 8mA 时，有可能发生危险，超过 30mA 时将危及生命。 8.静电场中导体的特点是：在导体表面形成一定面积的电荷分布，是导体内的电场为0，每个导体都成等位体，其表面为等位面。 9.恒定电场中传导电流连续性方程∮S J.dS=0 。 10.电导是流经导电媒质的电流与导电媒质两端电压之比。 11.在理想导体表面外侧的附近介质中，磁力线平行于其表面，电力线则与其表面相垂直。 12.如果是以大地为导线或为消除电气设备的导电部分对地电压的升高而接地，称为工作接地。 13. 电荷的周围，存在的一种特殊形式的物质，称电场。 14.工程上常将电气设备的一部分和大地联接，这就叫接地。如 果是为保护工作人员及电气设备的安全而接地，成为保护接地 。 二、回答下列问题 1.库伦定律： 答：在无限大真空中，当两个静止的小带电体之间的距离远远大于它们本身的几何尺寸时，该两带电体之间的作用力可以表示为： 这一规律成为库仑定律。 2.有限差分法的基本思想是什么？ 答：把场域用网格进行分割，再把拉普拉斯方程用以各网格节点处的电位作为未知数的差分方程式来进行代换，将求拉普拉斯方程解的问题变为求联立差分方程组的解的问题。 3.静电场在导体中有什么特点？ 答：在导体表面形成一定的面积电荷分布，使导体内的电场为零，每个导体都成为等位体，其表面为等位面。 4.什么是击穿场强？ 答：当电场增大到某一数值时，使得电介质中的束缚电荷能够脱离它们的分子而自由移动，这时电介质就丧失了它的绝缘能力，称为被击穿。 某种材料能够安全地承受的最大电场强度就称为该材料的击穿场强。 5. 什么叫静电屏蔽？ 答：在工程上，常常把不可受外界电场影响的带电体或不希望去影响外界的带电体用一个接地的金属壳罩起来，以隔离有害的的静电影响。例 工程电磁场基本知识 点 第一章矢量分析与场论 1 源点是指。 2 场点是指。 3 距离矢量是，表示其方向的单位矢量用表示。 4 标量场的等值面方程表示为，矢量线方程可表示成坐标形式，也可表示成矢量形式。 5 梯度是研究标量场的工具，梯度的模表示，梯度的方向表示。 6 方向导数与梯度的关系为。 7 梯度在直角坐标系中的表示为u?=。 8 矢量A在曲面S上的通量表示为Φ=。 9 散度的物理含义是。 10 散度在直角坐标系中的表示为??= A。 11 高斯散度定理。 12 矢量A沿一闭合路径l的环量表示为。 13 旋度的物理含义是。 14 旋度在直角坐标系中的表示为??= A。 15 矢量场A在一点沿 e方向的环量面密度与该点处的旋度之间的关 l 系为。 16 斯托克斯定理。 17 柱坐标系中沿三坐标方向,,r z αe e e 的线元分别为 ， ， 。 18 柱坐标系中沿三坐标方向,,r θαe e e 的线元分别为 ， ， 。 19 221111''R R R R R R ?=-?=-=e e 20 0(0)11''4()(0)R R R R R πδ≠???????=??=? ? ?-=?????g g 第二章 静电场 1 点电荷q 在空间产生的电场强度计算公式为 。 2 点电荷q 在空间产生的电位计算公式为 。 3 已知空间电位分布?，则空间电场强度E = 。 4 已知空间电场强度分布E ，电位参考点取在无穷远处，则空间一点 P 处的电位P ?= 。 5 一球面半径为R ，球心在坐标原点处，电量Q 均匀分布在球面上，则点,,222R R R ?? ???处的电位等于 。 6 处于静电平衡状态的导体，导体表面电场强度的方向沿 。 7 处于静电平衡状态的导体，导体内部电场强度等于 。 8处于静电平衡状态的导体，其内部电位和外部电位关系为 。 9 处于静电平衡状态的导体，其内部电荷体密度为 。 10处于静电平衡状态的导体，电荷分布在导体的 。 高中物理电场公式总结 高中物理电场公式 1. 两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19C); 带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2. 库仑定律：F=kQ1Q2/r2( 在真空中){F: 点电荷间的作用力(N) ，k: 静电力常量k=9.0×109N m2/C2，Q1、Q2: 两点电荷的电量(C) ，r: 两点电荷间的距离(m) ，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引} 3. 电场强度：E=F/q( 定义式、计算式){E ：电场强度(N/C) ，是矢量(电场的叠加原理),q：检验电荷的电量(C) } 4. 真空点( 源) 电荷形成的电场E=kQ/r2 {r ：源电荷到该位置的距离(m) , Q:源电荷的电量} 5. 匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V), d:AB 两点在场强方向的距离(m)} 6. 电场力：F=qE {F: 电场力(N) ，q: 受到电场力的电荷的电量(C) ，E: 电场强度(N/C) } 7. 电势与电势差：UAB=φA-φB ， UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 8. 电场力做功：WAB=qUAB=Eqd{WA带电体由A到B时 电场力所做的功(J) , q:带电量(C) , UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)( 电场力做功与路径无关),E: 匀强电场强度,d:两点沿场强方向的 距离(m)} 9. 电势能：EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J), q:电量 (C) , φA:A 点的电势(V) } 10. 电势能的变化ΔEAB=EB-EA { 带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值} 11. 电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB ( 电势能的增量等于电场力做功的负值) 12. 电容C=Q/U(定义式，计算式){C:电容(F) ,Q:电量(C), U:电压(两极板电势差)(V) } 13. 平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S: 两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω:介电常数) 常见电容器 14. 带电粒子在电场中的加速(Vo=0) ：W=ΔEK 或 qU=mVt2/2，Vt=(2qU/m)1/2 15. 带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时 的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平抛垂直电场方向: 匀速直线运动L=Vot( 在带等量异种电荷的平行极板中：E=U/d) 平抛运动平行电场方向: 初速度为零的匀加速直线运 动d=at2/2 ，a=F/m=qE/m 注: (1) 两个完全相同的带电金属小球接触时, 电量分配规律: 原带异种电荷的先中和后平分, 原带同种电荷的总量平 习题4-16 解：B 只有x 分量，从平面图可见x =0时l Id v 与r r 垂直，x ≠0时l Id v 与r r 垂直 απμπμRd dl R IRdl R R R Idl dB x === ∴,443 '0'2'0 ()() 3 2 2 2 03 2 22020 3 '202424X R IR X R IR d R IR B += +==∴∫μππ μαπμπ 习题4-18 解：d b d Ia dr r I S d r I S d B b d d S S +==?=?=Φ∫∫∫+ln 2220000πμπμαπμv v v v 习题4-19 解：αcos 22221ab b ＝a R ?+ ααπcos 2)cos(2222222ab b a ab b ＝a R ++=??+ 任一点x I B πμ20= 1200ln 22222 1 R R a I adx r I R R AB π μπμ=?=Φ∴∫ 习题4-20 解：由安培环路定律 10R r <<时，取单位长，22102r R I r B ππμπ= ?，r R I B 2102πμ= 21R r R <<时，I r B 02μπ=?，r I B πμ20= 32R r R <<时，) () ([])()([2222322202 2232 220R R R r I I R R R r I I r B ???=???=?μππμ π ) ()(22 2232230R R r R r I B ??=πμ 3R r >时，02=?r B π，0=B 习题4-21 解：任意点：j x D I x I B v v ))(22(00?+ =πμπμ 习题4-22 解：电流反向，则磁力线反向 j x D I x I B v v )(22(00?? =πμπμ 习题4-23 解：I r B μωπ=?2，r I B πμω2= wb R R Ib dr r Ib R R 31 2 10973.0ln 222 1 ?×==?=Φ∴∫ πμωπμω 习题4-24 解：P176例中，)(220a d d I ??=Φμ 本题，wb a d d I 322109696.0))((?×=??=Φωμ 习题4-25 解：B 1、B 2只有t 分量，由边界条件H 1t =H 2t T H B t 2.10024 .05000 0111===μμμ 习题4-26 解：...1)2(0 20 112 2232232 2 232 23=????=???? ???? = ×?z z r e r R R r R r I r R R r R r I z r e r e e r H v v v v v ππαα 《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μ，则磁感应强度B 和磁场H 满足的方程 为： 。 2．设线性各向同性的均匀媒质中， 02=?φ称为 方程。 3．时变电磁场中，数学表达式H E S ?=称为 。 4．在理想导体的表面， 的切向分量等于零。 5．矢量场 )(r A 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 t B E ??- =?? ，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 y x e xz e y B ??2+-= 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 z y x e e e A ?3??2-+= ， z y x e e e B ??3?5--= ，求 （1）B A + （2）B A ? 17．在无源的自由空间中，电场强度复矢量的表达式为 ()jkz y x e E e E e E --=004?3? （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a ，带电量为Q 。试求 （1） 球任一点的电场强度 （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0U ，其余两面电位为零， （1） 写出电位满足的方程； （2） 求槽的电位分布 高考物理新电磁学知识点之磁场难题汇编(2) 一、选择题 1．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c 以不同的速率对准圆心O 沿着AO 方向射入磁场，其运动轨迹如图所示，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（ ） A ．a 粒子速率最大 B ．c 粒子速率最大 C ．c 粒子在磁场中运动时间最长 D ．它们做圆周运动的周期a b c T T T << 2．如图所示，两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行、大小分别为B 和2B 。一带正电粒子（不计重力）以速度v 从磁场分界线MN 上某处射入磁场区域Ⅰ，其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN 成60?角，经过t 1时间后粒子进入到磁场区域Ⅱ，又经过t 2时间后回到区域Ⅰ，设粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的角速度分别为ω1、ω2，则( ) A ．ω1∶ω2＝1∶1 B ．ω1∶ω2＝2∶1 C ．t 1∶t 2＝1∶1 D ．t 1∶t 2＝2∶1 3．在探索微观世界中，同位素的发现与证明无疑具有里程碑式的意义。质谱仪的发现对证明同位素的存在功不可没，1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，不计粒子重力，则下列说法中正确的是（ ） A ．该束粒子带负电 B ．速度选择器的P 1极板带负电 C ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 D ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，比荷 q m 越小 4．如图所示，边长为L 的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab 边中点和ac 边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框通电处于静止状态，细线的拉力为F 1；保持其他条件不变，现虚线下方的磁场消失，虚线上方有相同的磁场同时电流强度变为原来一半，此时细线的拉力为F 2 。已知重力加速度为g ，则导线框的质量为 A ． 21 23F F g + B ．21 2 3F F g - C ． 21 F F g - D ．21 F F g + 5．如图所示，一块长方体金属板材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B 。当通以从左到右的恒定电流I 时，金属材料上、下表面电势分别为φ1、φ2。该金属材料垂直电流方向的截面为长方形，其与磁场垂直的边长为a 、与磁场平行的边长为b ，金属材料单位体积内自由电子数为n ，元电荷为e 。那么 A ．12I B enb ??-= B ．12IB enb ??-=- C ．12IB ena ??-= D ．12IB ena ??-=- 6．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态．如图所示，一块宽为a 、长为c 的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e 的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为υ．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U ，以此控制屏幕的熄灭．则元件的（ ） 精心整理 电荷守恒定律：电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在任何物理过程中电荷的代数和总是守恒的． 名称电场力磁场力 库伦力安培力洛仑兹力涡旋电场力 定义式d d F I l B =?（微分式） d L F I l B =? ?（积分式） 洛仑兹力永远不对粒子做功涡旋电场对导体中 电荷的作用力 名称电场强度（场强）电极化强度矢量磁场感应强度矢量磁化强度 定义单位电荷在空间 某处所受电场力 的大小,与电荷 在该点所受电场 力方向一致的一 个矢量． 即： F E q =． 库伦定理： 某点处单位体积 内因极化而产生 的分子电矩之 和. 即：i V = ? ∑i p P 单位运动正电荷qv 在磁场中受到的最 大力m F.即：m F B qv = 毕奥-萨法尔定律： 单位体积内所有分子固有磁矩的矢 量和 m p ∑加上附加磁矩的矢量和. 用 m p ? ∑表示. 均匀磁化：m m p p M V +? = ? ∑∑ 不均匀磁化： lim m m V P p M V ?→ +? = ? ∑∑ 电偶极距： e P l =q力矩：P E ? L=磁矩： m P ISn =L IS n B =? （） 电力线磁力线静电场的等势面 定义就是一簇假想的曲线,其曲线上任一点 的切线方向都与该点处的E方向一致. 就是一簇假想的曲线,其曲线上 任一点的切线方向与该点B的方 向相同. 就是电势相等的点集 合而成的曲面. 性质 (1)电力线的方向即电场强度的方向, 电力线的疏密程度表示电场的强弱． (2)电力线起始于正电荷,终止于负电 荷,有头有尾,所以静电场是有源(散) 场； (3)电力线不闭合,在没有电荷的地方, 任意两条电力线永不相交,所以静电场 是无旋场． 静电场是保守场,静电场力是保守力． (1)磁力线是无头无尾的闭合曲 线,不像电力线那样有头有尾,起 于正电荷,终于负电荷,所以稳恒 磁场是无源场． (2)磁力线总是与电流互相套合, 所以稳恒磁场是有旋场． (3)磁力线的方向即磁感应强度 的方向,磁力线的疏密即磁场的 强弱． (1)沿等势面移动电荷 时静电力不作功； (2)等势面的电势沿电 力线的方向降低； (3)等势面与电力线处 处正交； (4)等势面密处电场 强,等势面疏处电场 弱. 名称静电场的环路定理磁场中的高斯定理 定义 静电场中场强沿任意闭合环路的线积分 (称作环量)恒等于零．即：d0 L E l ?= ?． 通过任意闭合曲面S的磁通量恒等于0. 即： S B dS0 ?= ?? 说明的问题电场的无旋性磁场的无源性电磁场复习要点复习资料
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