电子科技大学电磁场与电磁波典型例题
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练 习 题1. 若采用库仑规范A ∇来代替洛仑兹规范,求电磁场的标量位φ和矢量位A所满足的方程。
2. 已知电偶极矩的矢量磁位jkre rp j A -=πωμ40 ,求所产生的磁场表达式。
3. 证明在线性各向同性均匀非导电介质中,若0=ρ,0=J ,则E 和B可完全由矢势A决定。
若取0=φ,这时A满足哪两个方程?4. 电偶极子和小电流环(磁偶极子)是两种应用极其广泛的电磁波辐射器,已知电偶极子远区辐射场为 j k r e rl I jE -=002s in εμλθθ ,jkre r l I jH -=λθϕ2sin,请根据对偶原理,写出小电流环(磁偶极子)远区辐射场表达式。
如果电偶极子和小电流环的长度相同,电流相等,电偶极子和小电流环的辐射能力哪个强,并说明产生这一差别的物理原因。
5. 设有电流元构成的天线(称为元天线)的轴线平行于地平面,在远方有一移动接收电台接收元天线发射的电磁波。
当电台沿以元天线为中心的圆周在地平面上移动时,于正东方收到的信号(对应于电场强度)最强,试求:(1)元天线的轴线沿何方向;(2)移动电台偏正东方向多少角度,接收的电场强度减小到最大值的21(不考虑地面的互耦)? 6. 上题中,元(发射)天线如何放置,才能使电台接收信号(场强)保持不变?又若电台的接收天线也使用电流元(天线),则两个天线如何放置,才可以使接收效果最佳?7. 长度为0.1m 的电偶极矩m c a t p z ⋅⨯=-)102sin(1079π,求磁偶极子的电流8. 与地面垂直放置的电偶极子作为辐射天线,已知C q 70103-⨯=,m Z 1=∇,MHz f 5.0=,分别求与地面成40角,距偶极子中心分别为6m 和60km 处的E 和H表达式。
9. 在垂直于基本电振子天线的轴线方向上,距离100km 处,为得到电场强度振幅值不小于100)/(m V μ,问天线至少应辐射多大的功率?10. 已知某电流元的Hz f A I m z 60103510===∆,,,求它的辐射功率和辐射电阻。
1、一半径为a 的均匀带电圆环,电荷总量为q ,求圆环轴线上离环中心o 点为z 处的电场强度E。
解:设圆环电荷线密度为λ,再在圆环上任取微元dl ,则dl dq λ=∴圆环上点电荷元dq 在p 处产生的电场强度为204RdqE d πε=根据对称性原理可,整个圆环在p 点产生的场强为沿轴线方向分量之和,即()232202044cos za dl z RzR dq E d E d z +===πελπεθ∴ ()⎰+=lz dl za z E 232204πελ又a dl lπ2=⎰ λπa q 2=∴ ()232204za zq E z +=πε2、在介电常数为ε的无限大约均匀介质中,有一半径为a 的带电q 的导体球,求储存在介质中的静电能量。
解:导体在空间各点产生的电场为)(4)0(02a r r q E a r E r w >=<<=πε故静电能量为a q dr r r q dV E dV E D W V V πεππεεε844212121202222=⎪⎭⎫ ⎝⎛==•=⎰⎰⎰∞ 3、一电荷面密度为σ的“无限大”平面,在距离平面a 的一点的场强大小的一半是由平面上的一个半径为R 的圆面积范围内的电荷所产生。
圆半径的大小。
解:电荷面密度为σ的“无限大”平面,在其周围任意点的场强为:2εσ=E 以图中O 点为圆心,取半径为r 的环形圆,其电量为:rdr dq πσ2=它在距离平面为a 的一点处产生的场强为:()2/32202ra ardrdE +=εσ则半径为R 的圆面积内的电荷在该点的场强为:()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=+=⎰22002/322122R a a r ardra E Rεσεσ 0220412εσεσ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-R a a∴ a R 3=4、已知两半径分别为a 和)(a b b >的同轴圆柱构成的电容器,其电位差为V 。
试证:将半径分别为a 和b ,介电常数为ε的介质管拉进电容器时,拉力为abV F ln )(20εεπ-=证明:内外导体间的电场为ab r V E r ln=插入介质管后的能量变化为a b zV dz dr r a b r B dV E W z b a v ln )(ln 2)(21)(21200222020εεππεεεε-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=⎰⎰⎰ 式中z 为介质管拉进电容器内的长度。
“电磁场与电磁波”试题 共 3 页 第 1 页电子科技大学2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目:813 电磁场与电磁波注:所有答案必须写在答题纸上,做在试卷或草稿纸上无效。
一、填空题(每空2分,共30分)1. 在介电常数02.5e e =的电介质中,已知电场强度23V/m x y z E e x e y e z =++r r r r,则介质中的自由电荷体密度为r = 3C /m 、极化(束缚)电荷体密度为p r = 3C /m 。
2. 如图1所示,由两平行的半无限长直线和半圆弧中的线电流I 在半圆弧的圆心P 点所产生的磁场强度H= A /m 。
3.设0>x 的半空间为空气、0<x 的半空间是磁导率02.5m m =的磁介质,在分界面上,已知空气中的磁场强度142A/m x z H e e =+r r r,则磁介质表面上的磁化电流密度MS J =rA /m 。
4. 频率为30MHz 的均匀平面波在导电媒质中传播,已知05e e =、0m m =及410swe=,则此电磁波的波长l = m ,趋肤深度d = m 。
5.设0z <的半空间为空气、0z >的半空间为理想介质(介电常数03e e =、磁导率0m m =、电导率0s =),均匀平面波由空气中入射到与理想介质的分界平面上,已知入射波的磁场强度复矢量为2)i (,)0.1e A/m j z x H y z e p -+=r r,则折射(透射)角t q = 、折射(透射)波磁场强度的振幅tm H = A/m 。
6.设0>x 的半空间为空气、0<x 的半空间为理想介质(介电常数04e e =、磁导率0m m =、电导率0s =),均匀平面波由理想介质中入射到与空气的分界平面上,已知入射波的电场强度(43)i (,)10V/m j x z y E x z e e p -+=r r ,则空气中折射(透射)波的相速度p v = m/s 。
“电磁场与电磁波”试题 共 3 页第 1 页电子科技大学2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目:813 电磁场与电磁波注:所有答案必须写在答题纸上,写在试卷或草稿纸上无效。
一、填空题(每空2分,共20分)1. 如题一.1图所示,在平行板电容器中填充两种不同的电介质,介电常数12εε>。
当电容器充电后,两种电介质中的电位移1D 与2D 的关系是 。
2. 如题一.2图所示,在半径为2a 、体电荷密度为ρ的均匀带电球体内有一个半径为a 的偏心球形空腔,则空腔中心O ′处的电场强度E = 。
3. 如题一.3图所示载流导线在圆心O 处的磁感应强度B = 。
4. 已知均匀平面波的电场强度为(324)(,,)(45)eV/m j x y z x y z E x y z e e A e π−−−=++r r r r ,则A = ,且此平面波为 极化波。
5.一均匀平面波由空气中斜入射到与无损耗介质(03εε=、0µµ=、0σ=)的分界平面上时,其反射波振幅为零,则此均匀平面波是 极化入射波,其入射角i θ= 。
6.横截面尺寸为25mm 20mm a b ×=×的矩形波导中填充介质为空气,当电磁波的工作频率10GHz f =,则此矩形波导中可传播的波型为 。
7.电偶极子的远区场的电场强度的振幅随距离r 按 变化,随方向按 变化。
二、判断题(每题1分,共10分;正确的画“ √ ”, 错误的画“ × ”) 1. 在静电场中,因为电场能量e 1d 2V W V ρϕ=∫,所以电场能量密度e 12w ρϕ=。
( ) 2. 在恒定磁场中,由于H J ∇×=r r,因此不能用标量位函数来求解恒定磁场问题。
( )题一.3图2ε0题一.1图题一.2图电子科技大学考研资料:专业课 信号与系统 学科代码:813“电磁场与电磁波”试题 共 3 页第 2 页3. 只要闭合线圈在磁场中做切割磁力线的运动,线圈中一定会形成感生电流。
电⼦科⼤电磁场与电磁波考题选择填空题:(共30分,每空1分)必须将正确答案编号填⼊空内!1. 下列⽅程中(B )是磁通连续性原理的微分形式,(D )是⾼斯定理的微分形式B v pA. E —B. B 0C. J 」D. D pt TE. H J —t2. 导电媒质中存在时谐电磁场时,其中的传导电流与位移电流的相位差为( D )。
良导体中,电场强度和磁场强度的相位差为(C )。
A. 0°B.30°C.45°D.90°E.180°3. 两种电导率有限并分别为错误!未找到引⽤源。
和错误!未找到引⽤源。
的媒质分界⾯上,⽆外加源,则切向分量连续的物理量分别是(A )和(E )。
(与顺序⽆关)A.电场强度EB. 电位移⽮量DC. 传导电流JD. 磁感应强度BE. 磁场强度H4. 引起同轴线单位长度电感变化的因素为(B )和(E )(与顺序⽆关)A.电流IB. 磁导率⼝C.介电常数£D.磁通E.内外导体半径a、b5. 坡印廷定理是关于电磁能量转换过程的能量守恒定律。
其中( E )表⽰单位时间进⼊S⾯包围的有限空A. 1 v V 1 H B r r 1 v vE D dV B. H B1 r rE D dVt V 2 2V 22v r v r vC.v E JdVD.??E H dSE. - E H dS6.⼘列电场表达式中,(E )表⽰线极化波,(A )表⽰右旋圆极化波,A.E(z) = (e x E0j v y E0)e jkzB.E(z)=(e x E0je y E0)e+jkzC.v VE( z)=(e x E1je y E2)e jkzD.v vE( z)=(e x E1j£E2)e jkzE.v vE(z) = (Z x E1e y E2)e-jkz损耗的电磁能量(C )表⽰左旋椭圆极化波间体积V中的电磁能量, (A )表⽰单位时间内体积V中电磁能量的增加, (C )表⽰单位时间体积V内7. 两块成90°的接地导体板,⾓形区域内有点电荷+q,若⽤镜像法求该区域内的电位分布,则共有( D )个像电荷,其中电荷量为+q的像电荷有(B )个。
电子科技大学《电磁场与电磁波》考研真题2011年(总分:150.00,做题时间:90分钟)一、{{B}}填空题{{/B}}(总题数:13,分数:24.00)1.在静态电磁场问题中,两种介质分界面上法向分量连续的物理量分别是______和______。
(分数:2.00)填空项1:__________________ (正确答案:电流密度(J) 磁感应强度(B))解析:2.导电介质中存在时谐电磁场时,其传导电流和位移电流的相位差为1。
(分数:1.00)填空项1:__________________ (正确答案:90°)解析:3.静电场中引入标量位的条件是1;时变场中引入矢量位的条件是2。
(分数:2.00)填空项1:__________________ (正确答案:[*])解析:4.对于一个已知的边值问题,有多种不同的方法可以用来求解。
要使所得的结果是正确的,求解时应该保持______和______不变。
(分数:2.00)填空项1:__________________ (正确答案:方程边界条件)解析:5.两块成60°的接地导体板,角形区域内有点电荷+q。
若用镜像法求解区域的电位分布,共有______个像电荷,其中电荷量为+q的像电荷有______个。
(分数:2.00)填空项1:__________________ (正确答案:5 2)解析:6.坡印亭定理是关于电磁能量的守恒定理,其中单位时间内体积V中减少的电磁能量为 1,单位时间内流出体积V的电磁能量为 2。
(分数:2.00)填空项1:__________________ (正确答案:[*])解析:7.若平面电磁波在空气中的波长λ0=2m,则在理想介质(ε=4ε0,μ=μ0,σ=0)中传播时,其相位常数β= 1rad/m。
(分数:1.00)填空项1:__________________ (正确答案:2π)解析:______方向传播的______极化波。
电子科技大学2016年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目:813 电磁场与电磁波注:所有答案必须写在答题纸上,做在试卷或草稿纸上无效。
一、填空题(每空1分,共20分)1. 在磁导率为μ的均匀介质中,已知恒定(稳恒)磁场的磁感应强度为B ,则介质中的电流体密度J 可以表示成 ,磁化电流体密度M J 可以表示成 。
2. 电荷的定向运动形成电流,当电荷密度ρ满足0=∂∂tρ时,电流密度J 应满足 ,此时电流线的形状应为 。
3. 某线极化波由空气中斜入射到与理想介质(03εε=、0μμ=、0σ=)的分界平面上。
如要使反射波振幅为零,则入射波的极化方式是 、入射角i θ= 。
4. 麦克斯韦通过数学的方法引入 ,从而建立了完整的麦克斯韦方程组。
5. 时变电磁场可以用矢量位A 和标量位ϕ来描述,但是位函数一般是不唯一的,如要得到唯一确定的位函数,可以规定 。
6. 均匀平面波在某一均匀媒质中传播,其电磁波的电场强度E 与磁场强度H 不同相位,则这种媒质是 。
7. 若两个同频率、同方向传播、极化方向互相垂直的线极化波的合成波为圆极化波,则它们的振幅___________、相位差为 ______________;如果两个波的合成波为纯驻波,则它们的传播方向 、且极化方向 。
8. 在理想导体表面上, 矢量总是平行于导体表面, 矢量总是垂直于导体表面。
9. 均匀平面电磁波由空气中垂直入射到与无损耗介质(02.25εε=、0μμ=、0σ=)的分界平面上时,反射系数Γ= ,折射(透射)系数 τ= 。
10.自由空间中位于r '处的源(ρ或J )在t 时刻发生变化,此变化将在 时刻影响到r 处的位函数(ϕ或A )。
11.横截面尺寸为25mm 20mm a b ⨯=⨯的矩形波导中填充介质为空气,能传输的电磁波的最低频率为 Hz ;若要实现单模传输,则电磁波的最高工作频率为 Hz 。
二、判断题,正确的划“√”,错误的划“×”(每题1分,共10分)1. 方程ρ=⋅∇D 表明,电位移矢量D 只与自由电荷有关,而与极化电荷无关,即D 与电介质无关。