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谢处方《电磁场与电磁波》笔记

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《电磁场与电磁波》第4版(谢处方 编)课后习题答案 高等教育出版社七章习题解答

《电磁场与电磁波》第4版(谢处方 编)课后习题答案 高等教育出版社七章习题解答
式中
都是实数，故 也是实数。
反射波的电场为
可见，反射波的电场的两个分量的振幅仍相等，相位关系与入射波相比没有变化，故反射波仍然是圆极化波。但波的传播方向变为-z方向，故反射波也变为右旋圆极化波。而入射波是沿+z方向传播的左旋圆极化波。
透射波的电场为
式中， 是媒质2中的相位常数。可见，透射波是沿+z方向传播的左旋圆极化波。
解（1）设反射波的电场强度为
据理想导体的边界条件，在z=0时应有
故得
则
可见，反射波是一个沿 方向传播的左旋圆极化波。
（2）入射波的磁场为
反射波的磁场为
故合成波的磁场为
则导体板上的感应电流为
（3）合成电场的复数表示式为
故其瞬时表示式为
7.26如题7.26图所示，有一正弦均匀平面波由空气斜入射到z=0的理想导体平面上，其电场强度的复数表示式为
题7.16图
解天线罩示意图如题7.16图所示。介质板的本征阻抗为 ，其左、右两侧媒质的本征阻抗分别为 和 。设均匀平面波从左侧垂直入射到介质板，此问题就成了均匀平面波对多层媒质的垂直入射问题。
设媒质1中的入射波电场只有x分量，则在题7.16图所示坐标下，入射波电场可表示为
而媒质1中的反射波电场为
与之相伴的磁场为
利用题7.16导出的公式（9），分界面②上的等效波阻抗为
应用相同的方法可导出分界面③上的等效波阻抗计算公式可得
（1）
式中的 是良导体中波的传播常数， 为双曲正切函数。将 代入式（1），得
（2）
由于良导体涂层很薄，满足 ，故可取 ，则式（2）变为
（3）
分界面③上的反射系数为
可见，欲使区域（1）中无反射，必须使
故由式（3）得

电磁场与电磁波谢处方课后答案

电磁场与电磁波谢处方课后答案

电磁场与电磁波（第四版）谢处方 课后答案第一章习题解答1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e4y z =-+B e e 52x z =-C e e求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B ；（4）AB θ；（5）A 在B 上的分量；（6）⨯A C ；（7）()⨯A B C和()⨯AB C ；（8）()⨯⨯AB C 和()⨯⨯A B C 。

解 （1）23A x y z+-===+e e e A a e ee 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 ee (4)y z -+=e e －11（4）由 cos AB θ=14-==⨯A B A B ，得 1cos AB θ-=(135.5=（5）A 在B 上的分量 B A =A cos AB θ=1117=-A B B （6）⨯=A C 123502x y z-=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于⨯=B C 041502xyz-=-e e e 8520x y z ++e e e⨯=A B 123041xyz-=-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 1014502xyz---=-e e e 2405x y z -+e e e()⨯⨯=A B C 1238520xy z -=e e e 554411x y z --e e e1.2 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 。

谢处方版《电磁场与电磁波》第1章

谢处方版《电磁场与电磁波》第1章
电磁场与电磁波
谢处方等编著
高教出版社
引言 电磁模型 一、基础知识 电磁学是研究静止或运动电荷作用效应的。
电荷有正、负电荷。电场是由正或负电荷产生的。 而运动电荷形成电流，它产生磁场。 建立在理想模型上的理论需要三个基本步骤：
第一，与研究项目有关的一些基本量的定义；第二， 规定这些基本量的运算规则；第三，一些基本关系 的假定。
向 、 和z增加的方向，且满足右旋关系
a a az a az a a z a a 8
矢量A和B的圆柱坐标分量及其代数运算
A a A a A a z Az a B a B a B a z Bz b A B a ( A B ) a ( A B ) a z ( Az Bz 20 A B a A a A a z Az a B a B a z Bz A B A B Az Bz 21 A B a A a A a z Az a B a B a z Bz a ( A Bz Az B ) a ( Az B A Bz ) a z ( A B A B a a a z A A Az B B Bz 22
图1.2 矢量加法
矢量加法服从交换律和结合律 A B = B A
(1.2) (1.3 )
( A B) + C = A ( B C )
图1.3表示借助于矢量加法可以实现矢量减法
A ( B) = A B
(1.4)
图1.3 矢量减法
2．矢量乘法 图1.4表示矢量A和B的点积（或标积）为两个矢量相互 投影之值
2、电荷守恒定律： 电荷体密度

电磁场与电磁波[第四版]课后答案谢处方第二章习题

电磁场与电磁波[第四版]课后答案谢处方第二章习题
电位
描述电场中某点电荷所具有的势 能，其值等于单位正电荷从该点 移动到参考点时所做的功。
电介质与电位移矢量
电介质
指能够被电场极化的物质，其内部存 在大量的束缚电荷。
电位移矢量
描述电场中某点的电场强度和电介质 极化效应的矢量，其值等于电场强度 和极化强度矢量的矢量和。
高斯定理与泊松方程
高斯定理
在静电场中，穿过任意闭合曲面的电 场强度通量等于该闭合曲面内所包围 的电荷量。
填空题答案及解析
答案
麦克斯韦方程组
解析
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程，其中包括了 变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场两个重要的 结论。因此，填空题2的答案是麦克斯韦方程组。
计算题答案及解析
答案：见解析
解析：根据电磁场理论，电场和磁场是相互依存的，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。在 计算题1中，需要利用法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程组进行计算和分析。具体计算过程和结果 见解析部分。
泊松方程
描述静电场中某点的电位与电荷分布 的关系，其解为该点的电位分布。
03
恒定磁场
磁场强度与磁感应强度
磁场强度
描述磁场强弱的物理量，与电流、导线的环绕方向相关。
磁感应强度
描述磁场对放入其中的导体的作用力的物理量，与磁场强度和导体在磁场中的放置方式 相关。
Hale Waihona Puke 安培环路定律与磁通连续性原理
安培环路定律
偏振是指电磁波的振动方向与传播方向之间的关系，可以分为横波和纵波两种类 型。在时变电磁场中，电磁波通常是横波，其电场矢量和磁场矢量都与传播方向 垂直。
05
习题答案及解析
选择题答案及解析
选择题1答案及解析

微波仿真论坛_《电磁场与电磁波》复习提要

微波仿真论坛_《电磁场与电磁波》复习提要
C
r r d S ⋅ dA = ∫ ( we + wm )dV + ∫ pT dV A V dt V r r r 其中： S = E × H —— 坡印廷矢量； 1 r r we = E ⋅ D —— 电场能量密度； 2 1 r r wm = H ⋅ B —— 磁场能量密度； 2 r r pT = J ⋅ E —— 损耗功率密度。
r 1 r r S = Re( E × H * ) ——平均坡印廷矢量； 2 r r 1 we = Re( E ⋅ D* ) ——平均电场能量密度； 4 r r 1 wm = Re( B ⋅ H * ) — — 平 均 磁 场 能 量 密 4
r
度。
注意 S 与 S 的区别。
r
（１）位移电流的物理意义是什么？是怎样引入 麦克斯韦方程组的？ （２）麦克斯韦方程组的物理意义是什么？它揭 示了时变电磁场的什么重要特性？时变场与静态场 有何本质差别？ （３）如何从两个旋度方程导出散度方程？ ３．边界条件
⑤ 点(线)电荷与介质分界面
r r J = σ E （欧姆定律） r 导电媒质中的电荷分布： ρ = J g∇(ε σ )
本构关系： 3． 恒定电场的边界条件
q ′( ρ ′ l) =
ε1 − ε 2 ε1 + ε 2
q ( ρ l ), h′ = h
′ q ′′( ρ ′ l) = −
ε1 − ε 2 q( ρ l ), h′′ = h ε1 + ε 2
tan θ1 σ 1 = tan θ 2 σ 2
导电媒质分界面上的电荷分布
ρS = (
ε 2 ε1 r r − )n g J σ 2 σ1
4． 电位函数 在线性、各向同性的均匀导电媒质中，电位满 足拉普拉斯方程

电磁场与电磁波公式总结谢处方版

电磁场与电磁波公式总结谢处方版

微分形式
H J
B 0
（3.3.3）P111 （3.3.4）P111
B H （3.3.5）P111
2. 边界条件
3.3.2 矢量磁位和标量磁位
1. 矢量磁位
2. 标量磁位
3.3.3 电感
1. 自感
1）自感系数（自感）：
L

I
因而恒定电场可用电位梯度表示： E -
（3.2.3）P106
均匀导电媒质（σ=常数）中的电位满足拉普拉斯方程： 2 0
2. 边界条件
3.2.2 恒定电场与静电场的比拟
1）恒定电场与静电场的比拟
均匀导电媒质中的恒定电场（电源外部）
基本方程
U CE dl 0
本构关系 位函数方程
M dl
C
M dS ,
C
J M ：磁化电流密度 M：磁化强度
2. 磁化电流： IM S JM dS
3. 磁介质内磁化电流体密度与磁化强度的关系： J M M
4. 磁介质表面的磁化电流密度： JSM M en
5. 真空中的安培环路定理推广到磁介质： B 0 (J JM )
1
1
3）
G

I U

J dS E dS
S
2 E dl

S
2 E dl
1
1
（3.2.10）P108 （3.2.11）P108
3.3 恒定磁场分析
1. 基本方程
积分形式
I CH dl SJ dS SB dS 0
（3.3.1）P111 （3.3.2）P111
2. 由安培环路定理得：传导电流 i(t) H dl C

(完整版)《电磁场与电磁波》(第4版)谢处方第四章_时变电磁场00


在于内外导体之间的理想介质中，内外导体表面的电场无切向分量，
只有电场的径向分量。利用高斯定理和安培环路定理，容易求得内
外导体之间的电场和磁场分别为
rr U
E
e
ln(b
, a)
r rI
H e 2
(a b)
内外导体之间任意横截面上的坡印廷矢量
r S
rr EH
r [e
U
ln(b
a
)
]
r (e
I )
11
4.3 电磁能量守恒定律 讨论内容
电磁能量及守恒关系 坡印廷定理 坡印廷矢量
第4章 时变电磁场
12
电磁能量及守恒关系
电场能量密度：
we
1 2
rr ED
磁场能量密度：
wm
1
r H
r B
2
dW
dt V
S
电磁能量密度：
w
we
wm
1 2
rr ED
1
r H
r B
2
空间区域V中的电磁能量：
W
V
w dV
V
r H
(
r E
)
t
r
r ( H )
r 2H
2H
t 2
r
r 2H
2H t 2
0
若为有源空间，结果如何？
若为导电媒质，结果如何？
第4章 时变电磁场
4
4.2 电磁场的位函数
讨论内容
位函数的定义 位函数的性质 位函数的规范条件 位函数的微分方程
第4章 时变电磁场
5
引入位函数的意义 引入位函数来描述时变电磁场，使一些问题的分析得到简化。
(1 2

电磁场与电磁波(第四版)谢处方-课后答案

电磁场与电磁波（第四版）谢处方 课后答案第一章习题解答1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e4y z =-+B e e 52x z =-C e e求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B ；（4）AB 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 ee 64x y z +-=e e e （3）=A B (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e －11（4）由 cos AB θ===A B A B ，得 1cos AB θ-=(135.5=（5）A 在B 上的分量 B A =A cos AB θ==A B B （6）⨯=A C 123502x y z-=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于⨯=B C 041502xyz-=-e e e 8520x y z ++e e e⨯=A B 123041xyz-=-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 1014502xyz---=-e e e 2405x y z -+e e e()⨯⨯=A B C 1238520xy z -=e e e 554411x y z --e e e1.2 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123PP P ∆是否为一直角三角形； （2）求三角形的面积。

电磁场与电磁波课后答案谢处方

电磁场与电磁波课后答案谢处⽅第⼆章习题解答2.1 ⼀个平⾏板真空⼆极管内的电荷体密度为43230049U d x ρε--=-，式中阴极板位于0x =，阳极板位于x d =，极间电压为0U 。

如果040V U =、1cm d =、横截⾯210cm S =，求：（1）0x =和x d =区域内的总电荷量Q ；（2）2x d =和x d =区域内的总电荷量Q '。

解（1） 43230004d ()d 9dQ U d x S x τρτε--==-=??110044.7210C 3U S dε--=-? （2）4320024d ()d 9dd Q U d x S x τρτε--''==-=?11004(10.9710C 3U S d ε--=-? 2.2 ⼀个体密度为732.3210C m ρ-=?的质⼦束，通过1000V 的电压加速后形成等速的质⼦束，质⼦束内的电荷均匀分布，束直径为2mm ，束外没有电荷分布，试求电流密度和电流。

解质⼦的质量271.710kg m -=?、电量191.610C q -=?。

由21mv qU = 得 61.3710v ==? m s 故 0.318J v ρ== 2A m26(2)10I J d π-== A2.3 ⼀个半径为a 的球体内均匀分布总电荷量为Q 的电荷，球体以匀⾓速度ω绕⼀个直径旋转，求球内的电流密度。

解以球⼼为坐标原点，转轴（⼀直径）为z 轴。

设球内任⼀点P 的位置⽮量为r ，且r 与z 轴的夹⾓为θ，则P 点的线速度为sin r φωθ=?=v r e ω球内的电荷体密度为343Qa ρπ=故 333sin sin 434Q Q r r a aφφωρωθθππ===J v e e 2.4 ⼀个半径为a 的导体球带总电荷量为Q ，同样以匀⾓速度ω绕⼀个直径旋转，求球表⾯的⾯电流密度。

解以球⼼为坐标原点，转轴（⼀直径）为z 轴。

电磁场与电磁波课后答案谢处方

第二章习题解答2.1 一个平行板真空二极管内的电荷体密度为43230049U d x ρε--=-，式中阴极板位于0x =，阳极板位于x d =，极间电压为0U 。

如果040V U =、1cm d =、横截面210cm S =，求：（1）0x =和x d =区域内的总电荷量Q ；（2）2x d =和x d =区域内的总电荷量Q '。

解 （1） 43230004d ()d 9dQ U d x S x τρτε--==-=⎰⎰110044.7210C 3U S dε--=-⨯ （2）4320024d ()d 9dd Q U d x S x τρτε--''==-=⎰⎰11004(10.9710C 3U S d ε--=-⨯ 2.2 一个体密度为732.3210C m ρ-=⨯的质子束，通过1000V 的电压加速后形成等速的质子束，质子束内的电荷均匀分布，束直径为2mm ，束外没有电荷分布，试求电流密度和电流。

解 质子的质量271.710kg m -=⨯、电量191.610C q -=⨯。

由21mv qU = 得 61.3710v ==⨯ m s 故 0.318J v ρ== 2A m26(2)10I J d π-== A2.3 一个半径为a 的球体内均匀分布总电荷量为Q 的电荷，球体以匀角速度ω绕一个直径旋转，求球内的电流密度。

解 以球心为坐标原点，转轴（一直径）为z 轴。

设球内任一点P 的位置矢量为r ，且r 与z 轴的夹角为θ，则P 点的线速度为sin r φωθ=⨯=v r e ω球内的电荷体密度为343Qa ρπ=故 333sin sin 434Q Q r r a aφφωρωθθππ===J v e e 2.4 一个半径为a 的导体球带总电荷量为Q ，同样以匀角速度ω绕一个直径旋转，求球表面的面电流密度。

解 以球心为坐标原点，转轴（一直径）为z 轴。

设球面上任一点P 的位置矢量为r ，且r 与z 轴的夹角为θ，则P 点的线速度为sin a φωθ=⨯=v r e ω球面的上电荷面密度为24Q a σπ=故 2sin sin 44S Q Q a a aφφωσωθθππ===J v e e 2.5 两点电荷18C q =位于z 轴上4z =处，24C q =-位于y 轴上4y =处，求(4,0,0)处的电场强度。

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