電磁場(chǎng)與電磁波大作業(yè)A答案

1、:一個(gè)極化方向與入射面垂直，稱為垂答：斜入射的均勻平面波都可以分解為兩個(gè)正交的線極化波西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與繼續(xù)教育學(xué)院課程考試答題卷直極化波；另一個(gè)極化方向在入射面內(nèi)，稱為平行極化波。3、矩形波導(dǎo)的傳播特性參數(shù)有哪些?學(xué)號(hào):姓名:層次：專(zhuān)升本答：傳播常數(shù)、截止頻率、相速度、群速度、波導(dǎo)波長(zhǎng)、波阻抗等。4、闡述天線分類(lèi)中的任意三種分類(lèi)方式。類(lèi)別：網(wǎng)教 專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 201 5 年12 月課程名稱【編號(hào)】:電磁場(chǎng)與電磁波【1081】答：按天線特性分類(lèi)從方向性分：有強(qiáng)方向性天線、弱方向性天線、定向天線、全向天線、 針狀波束天線、扇形波束天線等。從極化特性分：有線極化天線、圓極化天線和橢圓極化題

2、號(hào)-一一二二四五總分評(píng)卷人得分（橫線以下為答題區(qū)）天線。線極化天線又分為垂直極化和水平極化天線。從頻帶特性分：有窄頻帶天線、寬頻帶天線和超寬頻帶天線。按天線上電流分布分類(lèi)有行波天線、駐波天線。按使用波段分類(lèi)有長(zhǎng)波、超長(zhǎng)波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線。分析題（共40分，每題10 分）計(jì)算題（共60分，每題10 分）1、闡述任意理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的傳播特性。答：（a）均勻平面電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量和磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量均與傳播方向垂直，沒(méi)有傳播方向的分量,即對(duì)于傳播方向而言，電磁場(chǎng)只有橫向分量，沒(méi)有縱向分量。這種電磁波稱為橫電磁波或稱為T(mén)EM 波。5、給疋矢量 A = ex 9ey

3、- ez ， B = 2e 4ey + 3ez，求:(1) A + B ； (2) A B ； (3) AX B答:(1) 3ex - 13ey + 2ez ； (2) 35； (3) -31ex-5ey + 14ez(1)（b）電場(chǎng)、磁場(chǎng)和傳播方向互相垂直，且滿足右手定則。A + B = ex - 9e廠 ez + 2e 4ey + 3e 3e - 13ey + 2ez（d）復(fù)坡印廷矢量為:* 2S =丄 E % H* = 1 exE0er ey 字ejkz = ez導(dǎo)22n2耳A *B = (ex 9ey e(2e 4ey + 3ez)=exey1 -92 -4=-31ex- 5e14ez

4、（c）電場(chǎng)和磁場(chǎng)相位相同，波阻抗為純電阻性。A B = (ex - 9ey - ez ) (2ex - 4e 3ez) = 2 + 36 - 3 = 35從而得坡印廷矢量的時(shí)間平均值為6、設(shè)*(x,y,z) = 3x2y y3z2求在點(diǎn) M(1, 2,1)處的可*。答:T2ex -9ey+ 16ez平均功率密度為常數(shù)，表明與傳播方向垂直的所有平面上，每單位面積通過(guò)的平均功率都相同，電磁波在傳播過(guò)程中沒(méi)有能量損失（沿傳播方向電磁波無(wú)衰減）。_ . 2 2 3= ex + ey + ez=6xyex 中(3x -3y z)ey- 2y e -12e 9ey中 16ez excycz（e）任意時(shí)刻電

5、場(chǎng)能量密度和磁場(chǎng)能量密度相等，各為總電磁能量的一半。內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度及電位分布。7、一個(gè)半徑為a的球體均勻分布著體電荷密度p（C m3）的電荷，球體內(nèi)外介電常數(shù)均為名0，求球體2、斜入射的均勻平面波可以分解為哪兩個(gè)正交的線極化波?因此解：采用球坐標(biāo)系分析本題(只涉及了一個(gè)變量半徑在ra的區(qū)域，高斯面是一個(gè)與這個(gè)球體相同球心,r，并未涉及其他角度變量)。以r為半徑的球面,所包圍的電荷是b) 線圈以速度05繞x軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。= r2Er3 3 SF面省略了中間過(guò)程)(V/m)以r為半徑的球面,所包圍的電荷是43-兀a3答:4ir2Eo=4兀a3 上3%Pa3E o= er(小)求解電勢(shì)：由于

6、電荷分布在有限區(qū)域，可選無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)為參考點(diǎn)。則在ra時(shí)P =o8、單匝矩形線圈置于時(shí)變場(chǎng)B =eyB0sincot中,如圖所示。初始時(shí)刻，線圈平面的法向單位矢量y軸成角。求:a) 線圈靜止時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);a)線圈靜止時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通為=fSB dS = ey BoSin(Bt) nab = B0absin(t )co少 0由式(2.59)，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為=-O abB0 cosg t )co録 0 dtb)線圈以角速度繞x軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，法向單位矢量 n的方向隨時(shí)間變化。在 t時(shí)刻，n與y軸的夾角 =叫十魚(yú),所以=J B dS = eyB0sin(t ).nab= B0absint )cos(a0 + t)S故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為d呂=-=-o abB0 cos(a 0 + t)9、一個(gè)半徑為a的導(dǎo)體球的電位為 U，設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電位。求球內(nèi)、外的電位分布。 解：導(dǎo)體球是等位體，所以球內(nèi)各點(diǎn)的電位均為球外的電位滿足拉普拉斯方程21 d f 2郵兩次積分，通解為根據(jù)邊界條件求常數(shù),(1) r=a 時(shí) 0=U.邊界條件如下。r = 寸工 0 = 0U。A=-aU,B=O,代入通解得由上述邊界條件，確定常數(shù)為:M0- r