电磁场与电磁波课后问答题整理.docx

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1、什么是散度定理它的意义是什么IU-dl7=V(VH)=V(J+)VJ+-VD=0=VJ=-匕tttt什么是电磁场的边界条件你能说出理想导体表面的边界条件吗把电磁场矢量E,DjB,H在不同媒质分界面上各自满足的关系称为电磁场的边界条件，理想导体表面上的边界条件为：nD=ps,InB=O,enE=O,nH=JsO电位是如何定义的与二口中的负号的意义是什么由静电场基本方程Vx方=O和矢量恒等式Vx以=O可知，电场强度E可表示为标量函数的梯度，即方=口试中的标量函数。称为静电场的电位函数，简称电位。式中负号表示场强放向与该点电位梯度的方向相反。如果空间某一点的电位为零，则该点的电位为零，这种说话正确吗

2、为什么不正确，因为电场强度大小是该点电位的变化率求解电位函数的泊松方程或拉普拉斯方程时，边界条件有何意义答边界条件起到给方程定解得作用。边界条件起到给方程定解得作用。电容是如何定义的写出计算电容的基本步臊。两导体系统的电容为任一导体上的总电荷与两导体之间的电位差之比，即：C=幺其基本计算步骤：1、根据导体的几何形状，选取合适坐标系。2、假定两导u体上分别带电荷+q和q3、根据假定电荷求出E。4、由1%dl求得电位差。5求出比值C=9u什么叫广义坐标和广义力你了解虚位移的含义吗广义坐标是指系统中各带电导体的形状，尺寸和位置的一组独立几何量，而企图改变某一广义坐标的力就，就为对印该坐标的广义力，广

3、义坐标发生的位移，称为虚位移恒定电场基本方程的微分形式所表征的恒定电场性质是什么恒定电场是保守场，恒定电流是闭合曲线恒定电场和静电场比拟的理论根据是什么静电比拟的条件又是什么理论依据是唯一性定理，静电比拟的条件是两种场的电位都是拉普拉斯方程的解且边界条件相同何定义电感你会计算平行双线，同轴的电感在恒定磁场中把穿过回路的磁通量与回路中的电流的比值称为电感系数，简称电感。写出用磁场矢量B、H表示的计算磁场能量的公式。IrrrWm=-IHBdv2JV在保持磁接不变的条件下，如何计算磁场力若是保持电流不变，又如何计算磁场力两种条件下得到的结果是相同的吗两种情况下求出的磁场力是相同的什么是静态场的边值问

4、题用文字叙述第一类、第二类及第三类边值问题。静态场的边值型问题是指已知场量在场域边界上的值，求场域内的均匀分布问题。第一类边值问题：已知位函数在场域边界面S上各点的值，即给定例S=力（三）O第二类边值问题：已知位函数在场域边界面S上各点的法向导数值，即给定s=启S）。n第三类边值问题：已知一部分边界面Sl上位函数的值，而在另一部分边界S2上已知位函数的法向导数值，即给定。IS=/（三）和=力（三）。n用文字叙述静态场解的唯一性定理，并简要说明它的重要意义。惟一性定理：在场域V的边界面S上给定的值，则泊松方程或拉普拉斯方程在场域V内有惟一解。意义：（1）它指出了静态场边值问题具有惟一解得条件。在

5、边界面S上的任一点只需给定的值，而不能同时给定两者的值；（2）它为静态场值问题的各种求解方法提供了理论依据，为求解结果的正确性提供了判据。什么是镜像法其理论依据的是什么镜像法是间接求解边值问题的一种方法，它是用假想的简单电荷分布来等效代替分界面上复杂的电荷分布对电位的贡献。不再求解泊松方程，只需求像电荷和边界内给定电荷共同产生的电位，从而使求解简化。理论依据是唯一性定理和叠加原理。如何正确确定镜像电荷的分布所有镜像电荷必须位于所求场域以外的空间中；（2）镜像电荷的个数，位置及电荷量的大小以满足场域边界面上的边界条件来确定。什么是分离变量法在什么条件下它对求解位函数的拉普拉斯方程有用分离变量法是

6、求解边值问题的一种经典方法。它是把待求的位函数表示为几个未知函数的乘积，该未知函数仅是一个坐标变量函数，通过分离变量，把原偏微分方程化为几个常微分方程并求解最后代入边界条件求定解。在直角坐标系的分离变量法中，分离常数k可以是虚数吗为什么不可以，k若为虚数则为无意义的解。在时变电磁场中是如何引入动态位A和。的A和。不唯一的原因何在根据麦克斯韦方程/=（）和VxA=O引入矢量位A和标量位,使得：B=VxAA和。不唯一的原因在于确定一个矢量场需同时规定该矢量场的散度和旋度，而IB=Vr我只规定了A的旋度，没有规定A的散度E=7t什么是洛仑兹条件为何要引入洛仑兹条件在洛仑兹条件下，A和。满足什么方程2

7、A7=-侔孚称为洛仑兹条件，引入洛仑兹条件不仅可得到唯一的A和0,同时还t可使问题的求解得以简化。在洛仑兹条件下，A和。满足的方程中力一骏二一2r坡印廷矢量是如何定义的它的物理意义坡印廷矢量2=鼠立其方向表示能量的流动方向，大小表示单位时间内穿过与能量流动方向相垂直的单位面积的能量什么是坡印廷定理它的物理意义是什么坡印廷定理：它表明体积V内电磁能量随时间变化的增长率等于场体积V内的电荷电流所做的总功率之和，等于单位时间内穿过闭合面S进入体积V内的电磁能流。什么是时变电磁场的唯一性定理它有何重要意义时变电磁场的唯一性定理：在以闭合曲面S为边界的有界区域V内，如果给定t=0时刻的电场强度E和磁场强

8、度H的初始值，并且在t大于或等于0时，给定边界面S上的电场强度E的切向分量或磁场强度H的切向分量，那么，在t大于0时，区域V内的电磁场由麦克斯韦方程唯一地确定。它指出了获得唯一解所必须满足的条件，为电磁场问题的求解提供了理论依据。什么是时谐电磁场研究时谐电磁场有何意义以一定角频率随时间作时谐变化的电磁场称为时谐电磁场。时谐电磁场，在工程上，有很大的应用，而且任意时变场在一定的条件下都可以通过傅里叶分析法展开为不同频率的时谐场的叠加，所以对时谐场的研究有重要意义。时谐电磁场的复矢量是真实的矢量场吗引入复矢量的意义何在复矢量并不是真实的场矢量，真实的场矢量是与之相应的瞬时矢量。引入复矢量的意义在于

9、在频率相同的时谐场中可很容易看出瞬时矢量场的空间分布。试写出复数形式的麦克斯韦方程组。它与瞬时形式的麦克斯韦方程组有何区别H=J+iDrr“=一邮两者对照，复数形式的麦克斯韦方程组没有与时间相关项VD=pVB=O复介电常数的虚部描述了介质的什么特性如果不用复介电常数，如何表示介质的耗损它描述了电介质的极化存在的极化损耗，可用损耗角正切tan&=G来表征电介质的损耗特性如何解释复数形式的坡印廷定理中的各项的物理意义复数形式坡印廷定理为：f(EH)ds=-Ii2Jv-j2nWp-Wn式中区,=夕树，自=会向2分别是单位体积内的磁损耗，介电损耗和焦耳热损耗的平均值，式子右端两项分别表示体积V内的有功

10、功率和无功功率，左端的面积是穿过闭合面S的复功率什么是均匀平面波平面波与均匀平面波有何区别均匀平面波指电磁场的场矢量只沿它的传播方向变化，与波传播方向垂直的无限大平面内，电场强度E和磁场强度H的方向、振幅和相位都不变。DA()等相面是平面的波是平面波，在等相面上振幅不相等。均匀平面波是平面波的一种特殊情况。波数是怎样定义的它与波长有什么关系在2的空间空间距离内所包含的波长数，称为波数，通常用k表示。k=2什么是媒质的本征阻抗自由空间中本征阻抗的值为多少电场的振幅与磁场的振幅之比，具有阻抗的量纲故称为波阻抗，通常用表示，由于的值与媒质参数有关，因此又称为媒质的本征阻抗。自由空间中本征阻抗值120

11、(约377)欧。电磁波的相速是如何定义的自由空间中相速的值约为多少电磁波的等相位面在空间中的移动速度称为相位速度，简称相速。在自由空间中相速的值为3x108米每秒。在理想介质中均匀平面波的相速是否与频率有关在理想介质中，均匀平面波的相速与频率无关，但与介质参数有关。在理想介质中，均匀平面波有哪些特点(1)电场E、磁场H与传播方向ez之间互相垂直，是横电波(TEM波)。(2)电场与磁场的振幅不变。(3)波阻抗为实数，电场与磁场同相位。(4)电磁波的相速与频率无关。(5)电场能量密度等于磁场能量密度。在导电媒质中，均匀平面波的相速与频率是否有关在导电媒质中，均匀平面波的相速与频率有关，在同一种导电

12、煤质中，不同频率的电磁波的相速是不同的。在导电媒质中均匀平面波的电场与磁场是否同相位不相同在导电媒质中，均匀平面波具有哪些特点(1)电场E、磁场H与传播方向ez之间互相垂直，是横电波(TEM波)。(2)电场和磁场的振幅成指数衰减。(3)波阻抗为复数，电场和磁场不同相位。(4)电磁波的相速和频率有关。(5)平均磁场能量密度大于平均电场能量密度。趋肤深度是如何定义的它和衰减常数有何关系表征电磁波的趋肤程度定义为电磁波幅值衰减为表面值的1/e()时电磁波所传播的距离。趋肤深度=l,为衰减常数。什么是良导体它和普通导体有何不同良导体指a/(36)?l的媒质。在良导体中，传导电流起主要作用，位移电流的影

13、响很小，可以忽略。什么是波的极化什么是线极化、圆极化和椭圆极化由于电磁波的分量振幅和相位不一定相同，因此在空间任意一点上，合成波电场矢量E的大小和方向会随时间变化，这种现象叫电磁波的极化。电场强度矢量端点轨迹为直线时，称为直线极化波，为圆时称为圆极化波，为椭圆时称为椭圆极化波两个互相垂直的线极化波叠加，在什么情况下，分别是：线极化波、圆极化波、椭圆极化波电场的X分量和y分量相位相同或相差时为直线极化波；电场的X分量和y分量振幅相等、相位相同或相差2时为圆极化波；电场的两个分量振幅和相位都不相等时，合成波为椭圆极化波。知道圆极化波是左旋还是右旋有何意义如何判断圆极化波是左旋还还是右旋以左手大拇指

14、朝向波的传播方向，其余四指的转向与电场E的端点方向一致，则为左旋极化波；以右手大拇指朝向波的传播方向，其余四指的转向与电场E的端点方向一致，则为右旋极化波；什么是群速它和相速有何区别包络波上任一恒定相位点的推进速度。相速无法描述由多频率成分组成的信号在色散媒质中的传播速度。(这个对不对啊=)什么是波的色散何谓正常色散何谓反常色散dvp电磁波相速随频率改变，产生色散现象。前V,即相速随着频率升高而减小，此处0时VgVVP，即群速小于相速，称为正常色散。dZ7,即相速随着频率升高而增加，此时vgv,即群速大于于相速，称为反常色散。什么是法拉第旋转效应产生的原因是什么直线极化波能否在磁化等离子体中传

15、播试述反射系数和透射系数的定义，他们之间存在什么关系反射波电场振幅Erm与入射波电场振幅Eim的比值为分界面上反射系数，用?表示；透射波电场振幅Etm与入射波电场振幅Eim的比值为分界面上透射系数，用表示；l+?=To什么是驻波它和行波有何区别合成波在空间中没有移动，只是在原来的位置震动，这种波称为驻波。行波在传播过程中，合成波沿波传播方向移动；驻波不发出电磁波能量的传输，行波发生。(=你猜对不)什么情况下反射系数大于0,什么情况下反射系数小于02lBf,反射系数10,42小时，反射系数均匀平面波向理想导体表面垂直入射时，理想导体外面的合成波有什么特点1电场强度按正弦规律变化，磁场强度按余弦规

16、律变化。n1(2n+l)12合成波为驻波，Z=一亍为电场波节点，Z=L为电场波腹点，磁场波节点是电场的波腹点，磁场的波腹点是电场的波节点。3E和H的驻波在空间错开l4,时间上错开2的相移。4驻波不发生能量传输。均匀平面波垂直入射到两种理想媒质分界面，在什么情况下，分界面上的合成波电场为最大值在什么情况下，分界面上的合成波电场为最小值当I0,即12m时，=处,合成波电场振幅最大，IE(Z)ImaX=EimQ+D,(2n+l)jZ=L处合成波电场振幅最小，E(z)min=Eim(l-D;0,即2?2且入射角不小于(J时发生全反射。临界角为上边那个式子=发生全反射时透射媒质中是否存在电磁波其特征是什

17、么存在。仍沿分界面方向传播，但振幅沿垂直于分界面的方向上按指数规律衰减,因此透射波主要存在于分界面附近，称这种波为表面波。什么是全透射现象什么情况下会发生全透射现象如何计算布儒斯特角当平面波从媒质1人射到媒质2时，若反射系数等于0,则电磁功率全部透射到媒质2,称为全透射。入射角为布儒斯特角时发生全透射。布儒斯特角：H禹卜Ctan闱什么是表面波在什么情况下均匀平面波透过媒质分界面后会成为表面波沿分界面方向传播，振幅沿垂直分界面的方向上指数衰减，主要存在于分界面附。=aacsinII|近的波叫表面波。均匀平面波透过媒质发生全反射时，即入射角不小于临界角N引时，会称为表面波。圆极化波以布儒斯特角入射

18、到两种非磁性媒质分界面上时，其反射波和透射波分别是什么极化波平行极化波斜入射到理想导体表面上时，理想导体外面的合成波具有什么特点_vp1合成波沿平行于分界面的方向传播，其相速为”=Er而万。n2合成波的振幅在垂直于导体表面的方向呈驻波状态，而且合成波磁场在Z=一无高处达到最大值。3合成波是非均匀平面波。4在波的传播方向上不存在磁场分量,但存在电场分量，故称这种电磁波为横磁波，简称TM波。垂直极化波斜入射到理想导体表面上时，理想导体外面的合成波具有什么特点_Vp1合成波沿平行于分界面的方向传播，其相速为=Er而百。n2合成波的振幅在垂直于导体表面的方向呈驻波状态，而且合成波电场在Z=一旌高处为0。3合成波是非均匀平面波。4在波的传播方向上不存在电场分量,但存在磁场分量，故称这种电磁波为横电波,简称TE波。