2022年大学物理电磁场与电磁波简答题归纳.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电磁场与电磁波易考简答题归纳答：平面波是指波阵面为平面的电磁波；匀称平面波是指波的电场 在波阵面内 E 和 H 的方向、振幅和相位不变的平面波；1、电磁波有哪三种极化情形？简述其区分；E和磁场H只沿波的传播方向变化,而答：（ 1）直线极化,同相位或相差180； 2）圆极化,同频率,同振幅,相位相差90或270；（ 3）椭圆极化,振幅相位任意；2、试写出正弦电磁场的亥姆霍兹方程（即亥姆霍兹波动方程的复数形式）,并说明意义；答：2 E k 2 E 0,式中 k 2 2 称为正弦电磁波的波数；2 H k 2 H 0意义：匀称平面电磁波在无界抱负介质中

2、传播时,电场和磁场的振幅不变,它们在时间上同相,在空间上相互垂直,并且电场、磁场、波的传播方向三者满意右手螺旋关系；电场和磁场的重量由媒质打算；3、写出时变电磁场中麦克斯韦方程组的非限定微分形式,并简述其意义；答： 13 HJ0Et2EHHt4E物理意义： A、第一方程：时变电磁场中的安培环路定律；物理意义：磁场是由电流和时变的电场鼓励的；B 、其次方程：法拉第电磁感应定律；物理意义：说明白时变的磁场鼓励电场的这一事实；C、第三方程：时变电场的磁通连续性方程；物理意义：说明白磁场是一个旋涡场；D 、第四方程：高斯定律；物理意义：时变电磁场中的发散电场重量是由电荷鼓励的；4、写出麦克斯韦方程组的

3、微分形式或积分形式,并简述其意义； 1HJDDdSt答：（1）微分形式 2 EBt3B04 Ds J1lHdlt（ 2） 积分形式2lEdlSBdSt 3 B Sdl0 4S DdSq物理意义：同第4 题；5、写出达朗贝尔方程,即非齐次波动方程,简述其意义；答：2A2AJ,2鼓励22t2t物理意义： J 鼓励 A ,源,时变源鼓励的时变电磁场在空间中以波动方式传播,是时变源的电场辐射过程；6、写出齐次波动方程,简述其意义；答：2H2H0,2E2E0t2t2物理意义：时变电磁场在无源空间中是以波动方式运动,故称时变电磁场为电磁波,且电磁波的传播速度为：p11 名师归纳总结 - - - - - -

4、 -第 1 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7、简述坡印廷定理,写出其数学表达式及其物理意义；答：（1）数学表达式：积分形式：S SdSt1H21E2 dE2d,其中,SEH,称为坡印廷22矢量；由于We1E2d为体积内的总电场储能,Wm1H2 d为体积t内的总磁场储能,PE2d为22体积内的总焦耳损耗功率；于是上式可以改写成：E SHdS W eW mP,式中的 S 为限定体积的闭合面；微分形式：St1E21H2E2,其中,SEH,称为坡印廷矢量,电场能量密度为：22,S 矢量流入该体积边界面的流量等于该体积内电磁能we1 E 22,磁场能量密度：wm1H2；

5、2（2）物理意义： 对空间任意闭合面S限定的体积量的增加率和焦耳损耗功率；它给出了电磁波在空间中的能量守恒和能量转换关系；8、写出麦克斯韦方程组的复数形式；答：HJjDEBjB0D9、写出达朗贝尔方程组的复数形式；答：2A2AJ,2210 、写出复数形式的的坡印廷定理；答：S SdSP mP eP Tdj2wm 平均we 平均d1E2为电场能量密度的平均值；这里场其中wm平均1H2为磁场能量密度的平均值,w e平均44量E 、 分别为正弦电场和磁场的幅值；正弦电磁场的坡印廷定理说明：流进闭合面S 内的有功功率供闭合面包围的区域内媒质的各种功率损耗；而流进（或流出）的无功功率代表着电磁波与该区域

6、功率交换的尺度；坡 印 廷 矢 量S1EH*1 R e 2EH*j1 I m 2EH*为 穿 过 单 位 表 面 的 复 功 率 , 实 部2Im1EH*为穿过单位表面的无功功率；S平均Re1EH*为穿过单位表面的平均功率,虚部Q 平均2211 、工程上,通常按的大小将媒质划分为哪几类？答：当时,媒质被称为抱负导体；当10时,媒质被称为良导体；当102102时,媒质被称为半导电介质；当102时,媒质被称为低损耗介质；当0时,媒质被称为抱负介质；2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 12 、简述匀称平面电磁波在抱负介质

7、中的传播特性；答：（1）电场、波的传播方向三者满意右手螺旋关系,电场与磁场到处同相,在传播过程中,波的振幅不变,电场与磁场的振幅之比取决于媒质特性,空间中电场能量密度等于磁场能量密度；（2） 相速度为：p1, 频率fk2w,电场能量密度：we1 E 22,磁场能量密度：wmH2波长：vpTf122其中,k即本征阻抗：Ex2e电场与磁场的振幅比,2Hy二者满意关系：wmH22H2E2214 、试写出麦克斯韦位移电流假说的定义式,并简述其物理意义；答：根据麦克斯韦提出的位移电流假说,电位移矢量对时间的变化率可视为一种广义的电流密度,称为位移电流密度,即J dD；物理意义：位移电流一样可以鼓励磁场,

8、即变化的电场可以鼓励磁场；t15 、简述什么是色散现象？什么是趋肤效应？答：在导电媒质中波的传播速度随频率变化,这种现象称为色散现象；导电媒质中电磁波只存在于表面,这种现象称为趋肤效应,工程上常用穿透深度（m ）表示趋肤程度,16. 相速度和群速度有什么区分和联系？答：区分：相速度是波阵面移动的速度,它不代表电磁波能量的传播速度,也不代表信号的传播速度；而 群速度才是电磁波信号和电磁波能量的传播速度；联系：在色散媒质中,二者关系为：g11p,其中,p为相速度,g为群速度；在非色散媒质中,dpd相速度不随频率变化,群速度等于相速度；17 、写出真空中安培环路定律的数学表达式,说明它揭示的物理意义

9、；答：C Bdl0I,它说明在真空中,磁感应强度沿任意回路的环量等于真空磁导率乘以与该回路相交链的电流的代数和；18 、写出电荷守恒定律的数学表达式,说明它揭示的物理意义；S JdSVtdV答：电荷守恒定律说明任一封闭系统的电荷总量不变；也就是说,任意一个体积内的电荷增量必定等于流入这个体积的电荷量；19 、简述分界面上的边界条件 答：（1）法向重量的边界条件A、 D 的边界条件nD1D20S,如分界面上S0,就nD1D20B、 B 的边界条件nB 1B2（ 2）切向重量的边界条件A、 E 的边界条件nE 11E20JS0,就nH1H20B、 H 的边界条件nHH2JS,如分界面上（ 3）抱负导体（）表面的边界条件3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 nHJSHtJS 2nE0Et0,上述边界条件说明：在抱负导体与空气的分界面上,假如导 3 nB0Bn04 nESEnS00式中 n 是导体表面法线方向的单位矢量；体表面上分布有电荷,就在导体表面上有电场的法向重量,就由上式中的式打算,导体表面上电场的切向重量总为零；导体表面上磁场的法向重量总为零,假如导体表面上分布有电流,就在导体表面上有磁场的切向重量,就由上式中的（1）打算；4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页