《工程电磁场》复习题1.doc

优质文本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(shumíng)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，(3分)说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,并简要说明库仑标准与洛仑兹标准的意义。 2. 答矢量位；动态矢量位或。库仑标准与洛仑兹标准的作用都是限制的散度，从而使的取值具有唯一性；库仑标准用在静态场，洛仑兹标准用在时变场。1. 简述穿过闭合曲面的通量及其物理定义  2.     是矢量A穿过闭合曲面S的通量或发散量。假设> 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面内有正源假设< 0，那么流入S面的通量大于流出的通量，即通量向S面内聚集，说明S面内有负源。假设=0，那么流入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 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 ，那么有 假设在球坐标系里计算，那么 由此说明了矢量场的散度与坐标的选择无关。1. 在直角坐标系证明 2. 1. 简述亥姆霍兹定理并举例说明。 2. 亥姆霍兹定理研究一个矢量场，必须研究它的散度和旋度，才能确定该矢量场的性质。 例静电场 有源 无旋1.  ，证明。2. 证明 1. 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？2. 一般(ybn)电流；恒定电流1. 电偶极子在匀强电场中会受作怎样的运动？在非匀强电场中呢？2. 电偶极子在匀强电场中受一个力矩作用，发生转动；非匀强电场中，不仅受一个力矩作用，发生转动，还要受力的作用，使 电偶极子中心 发生平动，移向电场强的方向。1. 试写出静电场根本方程的积分与微分形式 。2. 答静电场根本方程的积分形式 ， 微分形式 1. 试写出静电场根本方程的微分形式，并说明其物理意义。 2. 静电场根本方程微分形式 ，说明激发静电场的源是空间电荷的分布或是激发静电场的源是是电荷的分布。1. 试写出两种介质分界面静电场的边界条件。 2. 答在界面上D的法向量连续 或；E的切向分量连续或1. 试写出1为理想导体，二为理想介质分界面静电场的边界条件。 2. 在界面上D的法向量 或；E的切向分量或1. 试写出电位函数表示的两种介质分界面静电场的边界条件。2. 答电位函数表示的两种介质分界面静电场的边界条件为，1. 试推导静电场的泊松方程。 2. 解由     ，其中  ， 为常数      泊松方程 1. 简述唯一性定理，并说明其物理意义2. 对于某一空间区域V，边界面为s，满足 ， 给定 对导体给定q 那么解是唯一的。只要满足唯一性定理中的条件，解是唯一的，可以用能想到的最简便的方法求解直接求解法、镜像法、别离变量法，还可以由经验先写出试探解，只要满足给定的边界条件，也是唯一解。不满足唯一性定理中的条件无解或有多解。 1. 试写出恒定电场的边界条件。 2. 答恒定电场的边界条件为 ，1. 表达什么是镜像法？其关键和理论依据各是什么？ 2. 答镜像法是用等效的镜像电荷代替原来场问题的边界，其关键是确定镜像电荷的大小和位置，理论依据是唯一性定理。7、 试题关键字恒定磁场的根本方程1. 试写出真空中恒定磁场的根本方程的积分与微分形式，并说明其物理意义。 2. 答真空(zhnkng)中恒定磁场的根本方程的积分与微分形式分别为 说明恒定磁场是一个无散有旋场，电流是激发恒定磁场的源。1. 试写出恒定磁场的边界条件，并说明其物理意义。2. 答:恒定磁场的边界条件为:,，说明磁场在不同的边界条件下磁场强度的切向分量是不连续的，但是磁感应强强度的法向分量是连续。1. 一个很薄的无限大导电带电面，电荷面密度为。证明垂直于平面的轴上处的电场强度中，有一半是有平面上半径为的圆内的电荷产生的。2. 证明半径为、电荷线密度为的带电细圆环在轴上处的电场强度为故整个导电带电面在轴上处的电场强度为而半径为的圆内的电荷产生在轴上处的电场强度为1. 由矢量位的表示式证明磁感应强度的积分公式并证明2. 答 1. 由麦克斯韦方程组出发，导出点电荷的电场强度公式和泊松方程。 2. 解 点电荷q产生的电场满足麦克斯韦方程和由得据散度定理(dìngl)，上式即为利用球对称性，得故得点电荷的电场表示式由于，可取，那么得即得泊松方程1. 写出在空气和的理想磁介质之间分界面上的边界条件。2. 解 空气和理想导体分界面的边界条件为根据电磁对偶原理，采用以下对偶形式即可得到空气和理想磁介质分界面上的边界条件式中，Jms为外表磁流密度。1. 写出麦克斯韦方程组在静止媒质中的积分形式与微分形式。2. 1. 试写媒质1为理想介质2为理想导体分界面时变场的边界条件。2. 答边界条件为或 或  或 或   1. 试写出理想介质在无源区的麦克斯韦方程组的复数形式。 2. 答 1. 能流密度矢量坡印廷矢量是怎样定义的？坡印廷定理是怎样描述的？2. 答能流密度矢量(shliàng)坡印廷矢量定义为单位时间内穿过与能量流动方向垂直的单位截面的能量。坡印廷定理的表达式为或，反映了电磁场中能量的守恒和转换关系。1. 试简要说明导电媒质中的电磁波具有什么样的性质？设媒质无限大2. 答导电媒质中的电磁波性质有电场和磁场垂直；振幅沿传播方向衰减 ；电场和磁场不同相；以平面波形式传播。 2. 时变场的一般边界条件 、。 (写成矢量式、一样给5分) 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说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 、。 (写成矢量式、一样给5分)1. 写出矢量位、动态矢量位与动态标量位的表达式,并简要说明库仑标准与洛仑兹标准的意义。2. .答矢量位；动态矢量位或。库仑标准与洛仑兹标准的作用都是限制的散度，从而使的取值具有唯一性；库仑标准用在静态场，洛仑兹标准用在时变场。1. 天线辐射的远区场有什么特点？2. 答天线的远区场的电场与磁场都是与1/r成正比，并且它们同相，它们在空间相互垂直，其比值即为媒质的本征阻抗，有能量向外辐射。1. 真空中有一导体球A， 内有两个介质为空气的球形空腔B和C。 其中心处分别放 置点电荷和， 试求空间的电场分布。2. 对于A球内除B、C 空腔以外的地区，由导体的性质可知其内场强为零。 对 A球 之外， 由于在A 球外表均匀分布  的电荷， 所以 A 球以外区域    方向均沿球的径向 对于 A内的B、C空腔内，由于导体的屏蔽作用那么   (为B内的点到B 球心的距离)     (为C内的点到C球心的距离)1. 如下图， 有一线密度 的无限大电流薄片置于平面上，周围媒质为空气。试求场中各点的磁感应强度。                  2. 根据安培环路定律, 在面电流两侧作一对称的环路。那么                   由                                                                                                    1. 在附图(fù tú)所示媒质中，有一载流为的长直导线，导线到媒质分界面的距离为。 试求载流导线单位长度受到 的作用力。2. 镜像电流       镜像电流在导线处产生的值为     单位长度导线受到的作用力    力的方向使导线远离媒质的交界面。      1.  图示空气中有两根半径均为a，其轴线间距离为 d 的平行长直圆柱导体，设它们单位长度上所带的电荷 量分别为和 ， 假设忽略端部的边缘效应，试求 (1) 圆柱导体外任意点p 的电场强度的电位的表达式 ；(2) 圆柱导体面上的电荷面密度与值。2.              以y轴为电位参考点，那么                            1. 图示球形电容器的内导体半径， 外导体内径 ，其间充有两种电介质与， 它们的分界面的半径为。 与的相对介电常数分别为 。 求此球形电容器的电 容。2. 解1什么(shén me)是静电场?写出其根本方程并由此总结静电场的特点。由静止电荷在其周围产生的电场。F=q1*q2/4pi*R*R*e0 静电场不随时间变化2. 什么是恒定电场?写出其根本方程并由此总结静电场的特点。恒定电流产生的电场。 3. 什么是恒定磁场?写出其根本方程并由此总结静电场的特点。磁场强度和方向保持不变的磁场。4. 如果区域中某点的电场强度为零，能否说明该点的电位也为零？为什么？电场强度E是一个随空间点位置不同而变化的矢量函数，仅与该点的电场有关。a,b为两个电荷相等的正反电荷，在其中心点处电位为零，但场强不为零。5. 如果区域中某点的电位为零，能否说明该点的电场强度也为零？举例说明？不能。a,b为两个相等正电荷，在其中心点处电场强度为零，但电位不为零。6静电场的电力线会闭合的吗？恒定电场的电力线会闭合的吗？为什么？静电场的电力线不会闭合，起于正电荷止于负电荷。在变化的磁场产生的有旋电场中，电力线环形闭合，围绕着变化磁场。8. 什么是矢量磁位A? 什么是磁感应强度B?B=0 B=*A(*A)=0, 矢量磁位A是一个辅助性矢量。磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的根本物理量9. 什么是磁导率? 什么是介电常数?表示磁介质磁性的物理量。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场真空中与最终介质中电场比值即为介电常数。五计算题1. 点电荷q1=1C，位于(1,2,3)米； 点电荷q2= -1C， 位于(3,2,1)米。 根据题意画出示意图并计算两电荷之间作用力。F=(q1*q2)/4pi*r平方 r=根号8 画坐标图3一个同心球形电容器的内导体的半径为a，外导体的内半径为c，其间填充两种漏电介质，电导率分别为1和2，分界面半径为b。根据题意画出示意图并计算电容器两极板间的漏电电阻。 4一个(y è)平行板式电容器的极板面积为s，极板间距为d，极板间是自由空间。 1计算该电容器的电容C；2如果极板间施加电压为U，计算该电容器极板电荷q与储能Wc ；3如果极板电荷为q，计算该电容器板间电压U与储能Wc 。 5空气绝缘的同轴线，内半径为a，外导体的内半径为b，通过的电流为I。设外导体壳的厚度很薄，因此其储存的能量可以忽略不计。计算该同轴线单位长度的磁场能量并由此求它单位长度的自感。7 设一个无限长的直导线位于自由空间z轴上，与一矩形导线框共面，矩形导线框的两边与z轴平行，另外两边垂直z轴。与z轴平行的两边长度为c，与z轴垂直的两边长度为b，与z轴平行的两边中最近距离z轴为a。1根据题意画出示意图；2如果直导线通过电流I，计算其在导线框内产生的磁通密度B；3计算直导线与导线框间的互感。8 / 8