《电磁场微波技术与天线》总复习--填空题-选择题.pdf
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1、电磁场微波技术与天线习题及参考答案电磁场微波技术与天线习题及参考答案一、填空题:1、静止电荷所产生的电场,称之为_ _静电场静电场_;电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向_相同相同_。2、电荷之间的相互作用力是通过 电场电场发生的,电流与电流之间的相互作用力是通过磁场磁场发生的。3、矢量场基本方程的微分形式是:A V和 A J;说明矢量场的散度散度和 旋度旋度 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。4、矢 量 场 基 本 方 程 的 积 分 形 式 是:S AdS VVdV和lAdl sJ dS;说明矢量场的环量环量和 通量通量 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。5、矢量分析中的两
2、个重要定理分别是高斯定理和斯托克斯定理,它们的表达式分别是:v AdV SAdS和l Adl srotAdS。6、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是:sDd dS=q=q 和Ed d=0=0。7、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是:D V和 E 0。8、镜象法的理论依据是静电场的唯一性定理静电场的唯一性定理。基本方法是在所求场域的外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷荷。9、在两种媒质分界面的两侧,电场E的切向分量 E1tE2t_0_;而磁场B的法向分量 B1nB2n_0_。10、法拉弟电磁感应定律的方程式为E En n=-=-应
3、电流产生的磁场将阻止原磁场增加止原磁场增加。11、在空间通信中,为了克服信号通过电离层后产生的法拉第旋转法拉第旋转效应,其发射和接收天线都采用圆极化圆极化天线。12、长度为 2h=2h=/2/2 的半波振子发射天线,其电流分布为:I I(z z)=I=Im msinksink(h-|z|h-|z|)。13、在介电常数为d,当 d/dt0 时,其感dt的均匀各向同性介质中,电位函数为。1212x y 5z,则电场强度E=xex yey5ez2214、要提高天线效率,应尽可能提高其辐射辐射 电阻,降低损耗损耗 电阻。15、GPS 接收机采用圆极化圆极化 天线,以保证接收效果。二、选择题:1、电荷只
4、能在分子或原子范围内作微小位移的物质称为(D )。A.导体B.固体 C.液体D.电介质2、相同的场源条件下,真空中的电场强度是电介质中的(D )倍。A.0rB.1/0r C.rD.1/r3、微分形式的安培环路定律表达式为 H J,其中的J(A)。A是自由电流密度B是束缚电流密度C是自由电流和束缚电流密度D若在真空中则是自由电流密度;在介质中则为束缚电流密度4、两个载流线圈之间存在互感,对互感没有影响的是(A)。A线圈上的电流 B两个线圈的相对位置C线圈的尺寸 D线圈所在空间的介质5、一导体回路位于与磁场力线垂直的平面内,欲使回路中产生感应电动势,应使(B)。A回路运动 B磁场随时间变化C磁场分
5、布不均匀 D同时选择 A 和 B6、导体电容的大小(C )。A.与导体的电势有关B.与导体所带电荷有关 C.与导体的电势无关D.与导体间电位差有关7、在边界形状完全相同的两个区域内的静电场,满足相同的边界条件,则两个区域中的场分布(C)。A一定相同 B一定不相同 C不能断定相同或不相同8、两相交并接地导体平板夹角为,则两板之间区域的静电场(C)。A总可用镜象法求出。B不能用镜象法求出。C当/n且 n 为正整数时,可以用镜象法求出。D当 2/n且 n 为正整数时,可以用镜象法求出。9、z0 半空间中为=20的电介质,z0 半空间中为空气,在介质表面无自由电荷分布。若空气中的静电场为E1 2ex8
6、ez,则电介质中的静电场为(B)。A.E2 ex6ezC.E2 2ex8ezB.E2 2ex4ezD.不能确定10、介电常数为的各向同性介质区域V中,自由电荷的体密度为,已知这些电荷产生的电场为 E E=E E(x,y,z),下面表达式中始终成立的是(C)。A.D 0B.E/0C.D D.同时选择B,C11、关于均匀平面电磁场,下面的叙述正确的是(C)。A在任意时刻,各点处的电场相等B在任意时刻,各点处的磁场相等C在任意时刻,任意等相位面上电场相等、磁场相等D同时选择 A 和 B12、用镜像法求解电场边值问题时,判断镜像电荷的选取是否正确的根据是(D)。A镜像电荷是否对称 B电位所满足的方程是
7、否未改变C边界条件是否保持不变 D同时选择 B 和 C13、一沿+z 传播的均匀平面波,电场的复数形式为EEm(exjey),则其极化方式是(D)。A直线极化 B椭圆极化 C左旋圆极化 D右旋圆极化14、在两种媒质的分界面上,若分界面上存在传导电流,则边界条件为(B )。A.Ht不连续,Bn不连续B.Ht不连续,Bn连续 C.Ht连续,Bn不连续D.Ht连续,Bn连续16、沿 z 轴方向传播的均匀平面波,Ex=cos(tkz90),Ey=cos(tkz180),问该平面波是(B )。A.直线极化B.圆极化 C.椭圆极化D.水平极化17、静电场边值问题的求解,可归结为在给定边界条件下,对拉普拉斯
8、方程的求解,若边界形状为圆柱体,则宜适用(B )。A.直角坐标中的分离变量法B.圆柱坐标中的分离变量法 C.球坐标中的分离变量法D.有限差分法18、相同尺寸和匝数的空心线圈的电感系数(C )铁心线圈的电感系数。A.大于B.等于 C.小于D.不确定于19、真空中均匀平面波的波阻抗为(D )。A.237B.277 C.327D.37720、波长为 1 米的场源,在自由空间中的频率(B )。A.30MHzB.300MHz C.3000MHzD.3MHz三、判断题:1、在静电场中电力线不是闭合的曲线,所以在交变场中电力线也是非闭合的曲线。()2、根据E ,0处,E0;0;=0处,E=0。()3、恒定电
9、场中,电源内部存在库仑场 E 和非库仑场 E,两者的作用方向总是相反。()B4、法拉第电磁感应定律E 反映了变化的磁场可以产生变化t的电场。()5、对于静电场问题,仅满足给定的泊松方程和边界条件,而形式上不同的两个解是不等价的。()6、电介质在静电场中发生极化后,在介质的表面必定会出现束缚电荷。()7、均匀平面波的等相位面和等振幅面都是平面且相互重合。()8、圆形载流线圈在远处一点的磁场相当于一个磁偶极子的磁场。()9、电磁波的电场强度矢量必与波的传播方向垂直。()10、在理想导体与理想介质的分界面上,电场强度E的切向分量是不连续的。()11、均匀平面波是一种在空间各点处电场强度相等的电磁波。
10、()12、静电场是有源无旋场,恒定磁场是有旋无源场。()13、位移电流是一种假设,因此它不能象真实电流一样产生磁效应。()14、均匀平面波在理想媒质中的传播时不存在色散效应,在在色散效应。()15、天线辐射电阻越高,其辐射能力就越弱。()一、选择、填空题一、选择、填空题(每空 4 分,共 52 分)1若平行导体传输线的特性阻抗等于负载阻抗,则反射电流D。A.等于入射电流 B.大于入射电流 C.小于入射电流 D.不存在2在反常色散情况下,电磁波的相速度 B电磁波的群速度。A.大于 B.小于 C.等于3若工作波长相同,则多模光纤的直径应比单模光纤的直径大。4电荷必须 C,才能向外辐射电磁场。A.静
11、止 B.匀速运动 C.加速运动5长为a、宽为b的矩形环中有磁场 B 垂直穿过,B=Bocos(t),矩形环内的的感应电动势为 abBosin(t)。6.若平行 导体传输 线的 特性 阻抗等 于负 载阻 抗,则 反射 电流A。A.不存在 B.大于入射电流 C.小于入射电流 D.等于入射电流7.天线的面积越大,其增益系数越大。8已知一均匀平面电磁波的电场强度为 E E=e ex xE1e-jkz+e ey yj jE2e-jkz,该波的极化形式为右旋椭圆,传播方向为 +Z。9.同轴传输线的尺寸为a=7mm,b=16mm,则单模传输时的模为TEM,工作波长最短不能少于 23 mm,无色散存在。11.
12、矩形波导 A。A.可以传 TEM 波 B.只能传 TE 波 C.只能传 TM 波 D.能传 TE或 TM 波2221已知矢量A exx eyxy ezz,则A=2x2xy2z,A=ezy2。注:AxAyAz 2x2xy 2zxyz A ex AxAxeyyAyezexzxAzx2eyyxy2ez(xy2)ez ezy2zxz22矢量A、B垂直的条件为AB 0。3理想介质的电导率为 0,理想导体的电导率为,欧姆定理的微分形式为J E。4 静电场中电场强度E和电位 的关系为E ,此关系的理论依据为E 0;若已知电位 2xy2 3z2,在点(1,1,1)处电场强度E ex2 ey4 ez6。注:E
13、ex2eyez ex2y ey4xyez6zxyz5恒定磁场中磁感应强度B和矢量磁位A的关系为B A;此关系的理论依据为B 0。6通过求解电位微分方程可获知静电场的分布特性。静电场电位泊松方程为2/,电位拉普拉斯方程为2 0。7若电磁场两种媒质分界面上无自由电荷与表面电流,其E、D边界条 件 为:en E1E2 0和en D1 D2 0;B、H边 界 条 件 为:en B1 B2 0和en H1H2 0。8空气与介质(r2 4)的分界面为 z=0 的平面,已知空气中的电场强度为E1 ex ey2 ez4,则介质中的电场强度E E2 2e e 2exyz1。注:因电场的切向分量连续,故有E2ex
14、ey2ezE2z,又电位移矢量的法向分量连续,即04 0r2E2z E2z1所以E2 ex ey2 ez1。9.有一磁导率为 半径为a的无限长导磁圆柱,其轴线处有无限长的线电流I,柱外是空气(0),则柱内半径为1处磁感应强度B1II=e;柱外半径为2处磁感应强度B2=e0。222110已知恒定磁场磁感应强度为B exx eymy ez4z,则常数 m=-5。BxByBz 0,所以1 m 4 0 m 5。xyz注:因为B 11半径为a 的孤立导体球,在空气中的电容为C0=40a;若其置于空气与介质(1)之间,球心位于分界面上,其等效电容为C1=201a。解:(1)Er4r2Q0,ErQ40r2,
15、U Erdr aQ40a,C Q 40aU(2)D1r2r2 D2r2r2 Q,D2rD1r0D2r1,D1r0Q,22 01r1Q201r2,E1r E2rQ201r2,U E1rdr aQQ,C 2(01)aU2(01)a12已知导体材料磁导率为,以该材料制成的长直导线单位长度的内自感为。813空间有两个载流线圈,相互平行放置时,互感最大;相互垂直放置时,互感最小。14两夹角为n(n 为整数)的导体平面间有一个点电荷 q,则其镜像电荷个数为(2n-1)。115空间电场强度和电位移分别为E、D,则电场能量密度we=E D。216 空气中的电场强度E ex20cos(2t kz),则空间位移电
16、流密度JD=ex400sin2t kz。注:JDD2ex200cos(2t kz)ex400sin(2t kz)(A/m)。tt17在无源区内,电场强度E的波动方程为2E kc2E 0。18 频率为 300MHz 的均匀平面波在空气中传播,其波阻抗为120(),波的传播速度为c(3.0108m/s),波长为 1m,相位常数为4,0),在该介质中2(rad/m);当其进入对于理想介质(r=的波阻抗为60(),传播速度为1.5108(m/s),波长为,相位常数为4(rad/m)。注:有关关系式为(),相速度v 1波阻抗(m/s),f v,k 2(rad/m)空气或真空中,0120(),v c 31
17、08(m/s)。19 已知平面波电场为Ei E0(ex jey)e jz,其极化方式为右旋圆极化波。注:因为传播方向为 z方向,且 yx 2Exm Eym,x 0,y 2,0,故为右旋圆极化波。20已知空气中平面波Ex,z ey yEme j(6x8z),则该平面波波矢量k ex6ez8,角 频 率=3109(rad/s),对 应 磁 场EmHx,z6ex3eze j(6x8z)(A/m)。600解:因为kxx kyy kzz 6x 8z,所有kx 6,ky 0,kz 8,22k kx ky kz210,从 而k ex6 ez8,2 0.2(m),kf v c 3108(m/s),f 1.51
18、09(Hz),2f 3109(rad/s)。相伴的磁场是111k E ex6 ez8eyEme j(6x8z)k12010H en E Em6ex3eze j(6x8z)(A/m)60021海水的电导率=4S/m,相对介电常数r 81。对于f=1GHz 的电场,海水相当于一般导体。解:因为47212f0r211091109818136所以现在应视为一般导体。22导电媒质中,电磁波的相速随频率变化的现象称为色散。23 频率为 f 的均匀平面波在良导体(参数为、)中传播,其衰减常数=f,本征阻抗相位为/4,趋肤深度=1f。24均匀平面波从介质1 向介质 2 垂直入射,反射系数 和透射系数 的关系为
19、1。25 均匀平面波从空气向r 2.25,0的理想介质表面垂直入射,反射系数=,在空气中合成波为行驻波,驻波比S=。解:10120,2行驻波,1 1 12120 0.2,0 80,2212r22.25S 1.526均匀平面波从理想介质向理想导体表面垂直入射,反射系数=-1,介质空间合成电磁波为驻波。27均匀平面波从理想介质 1 向理想介质 2 斜入射,其入射角为 i,反射角为 r,折射角为 t,两区的相位常数分别为 k1、k2,反射定律为ri,折射定律为k1sini k2sint。28均匀平面波从稠密媒质(1)向稀疏媒质(2)以大于等于c carcsin2斜入射,在分界面产生全反射,该角称为
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