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文檔簡介
1、電磁場與電磁波學(xué)習(xí)提要第一章第一章場論簡介場論簡介1、方向?qū)?shù)和梯度的概念;方向?qū)?shù)和梯度的關(guān)系。2、通量的定義;散度的定義及作用。3、環(huán)量的定義;旋度的定義及作用;旋度的兩個(gè)重要性質(zhì)。4、場論的兩個(gè)重要定理:高斯散度定理和斯托克斯定理。第二章第二章靜電場靜電場1、電場強(qiáng)度的定義和電力線的概念。2、點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式及場強(qiáng)疊加原理;場強(qiáng)的計(jì)算實(shí)例。3、靜電場的高斯定理;用高斯定理求場強(qiáng)方法與實(shí)例。4、電壓、電位和電位差的概念;點(diǎn)電荷電位公式;電位疊加原理。5、等位面的定義;等位面的性質(zhì);電位梯度,電位梯度與場強(qiáng)的關(guān)系。6、靜電場環(huán)路定理的積分形式和微分形式,靜電場的基本性質(zhì)。7、電位梯度的概念;
2、電位梯度和電場強(qiáng)度的關(guān)系。8、導(dǎo)體靜電平衡條件;處于靜電平衡的導(dǎo)體的性質(zhì)。9、電偶極子的概念。10、電位移向量;電位移向量與場強(qiáng)的關(guān)系;介質(zhì)中高斯定理的微分形式和積分形式;求介質(zhì)中的場強(qiáng)。11、介質(zhì)中靜電場的基本方程;介質(zhì)中靜電場的性質(zhì)。12、獨(dú)立導(dǎo)體的電容;兩導(dǎo)體間的電容;求電容及電容器電場的方法與實(shí)例。13、靜電場的能量分布,和能量密度的概念。第三章第三章電流場和恒定電場電流場和恒定電場1、傳導(dǎo)電流和運(yùn)流電流的概念。2、電流強(qiáng)度和電流密度的概念;電流強(qiáng)度和電流密度的關(guān)系。3、歐姆定律的微分形式和積分形式。4、電流連續(xù)性方程的微分形式和積分形式;恒定電流的微分形式和積分形式及其意義。5、電動(dòng)
3、勢的定義。6、恒定電場的基本方程及其性質(zhì)。第四章第四章恒定磁場恒定磁場1、電流產(chǎn)生磁場,恒定電流產(chǎn)生恒定磁場。2、電流元與電流元之間磁相互作用的規(guī)律安培定律。3、安培公式;磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的定義;磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的方向、大小和單位。4、洛侖茲力及其計(jì)算公式。5、電流元所產(chǎn)生的磁場元:比奧薩伐爾定律;磁場疊加原理;磁感應(yīng)線。計(jì)算磁場的方法和實(shí)例。6、磁通的定義和單位。7、磁通連續(xù)性原理的微分形式、積分形式和它們的意義。8、通量源和旋渦源的定義。9、安培環(huán)路定律的積分形式和微分形式。10、安培環(huán)路定律的應(yīng)用。11、磁場強(qiáng)度的定義,磁場強(qiáng)度的單位,磁場強(qiáng)度矢量和磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的關(guān)系。12、磁介質(zhì)中的安培
4、環(huán)路定律的積分形式微分形式。13、用安培環(huán)路定律的積分形式來計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度。14、磁通、磁鏈和自感。求電感的方法和實(shí)例。15、互感;求互感的方法和實(shí)例。第五章第五章時(shí)變電磁場時(shí)變電磁場1、法拉第電磁感應(yīng)定律的積分形式和微分形式; 感應(yīng)電動(dòng)勢的正方向; 感應(yīng)電場的特點(diǎn);感應(yīng)電場電力線的特點(diǎn);感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算實(shí)例。2、位移電流密度;位移電流特點(diǎn);推廣的安培環(huán)路定律的積分形式和微分形式;全電流連續(xù)定律。3、麥克斯韋方程組的積分形式、微分形式和輔助方程;這些方程的物理意義。4、電磁場的邊界條件及其推導(dǎo)方法。5、理想導(dǎo)體表面處的邊界條件。6、電磁場的能量密度;坡印廷定理;坡印廷矢量。第六章第六章電磁波的
5、傳播電磁波的傳播1、無源空間電磁波一維波動(dòng)方程的解(即方程 6.1-4a 至 6.1-4f)的物理意義;E0、H0、v、和 k 的物理意義。2、平面電磁波的基本性質(zhì);波阻抗的概念。3、平面簡諧電磁波的平均能量密度;平均能流密度矢量。4、傳播常數(shù)、相位常數(shù)和衰減常數(shù)的概念。5、電磁波在均勻?qū)щ娒劫|(zhì)中的傳播規(guī)律;透入深度的概念6、圓極化波、橢圓極化波的特點(diǎn)。7、反射定律和折射定律。8、半波損失、布儒斯特角、光密媒質(zhì)、光密媒質(zhì)和全反射的概念。第七章第七章傳輸線和波導(dǎo)傳輸線和波導(dǎo)1、自由電磁波的概念;導(dǎo)行波的概念。2、高頻電磁波在傳輸線中傳播時(shí)的特點(diǎn); “長線”和“短線”的概念。3、橫電磁波、橫電波和
6、橫磁波的概念。4、同軸電纜的傳輸特性;矩形波導(dǎo)的傳輸特性5、波導(dǎo)壁面對傳播波的作用;矩形波導(dǎo)中的主波 TE10波場結(jié)構(gòu)和面電流的特點(diǎn)。6、工作波長、波導(dǎo)波長、截止頻率和截止波長的概念。7、截止波長與矩形波導(dǎo)幾何尺寸的關(guān)系。第八章第八章電磁波輻射電磁波輻射1、輻射和天線的定義。2、滯后位和動(dòng)態(tài)位的概念。3、近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的概念;偶極子天線近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場的特點(diǎn)。4、天線輻射電阻、總輻射功率的概念及它們之間的關(guān)系。5、理想點(diǎn)源、方向性系數(shù)、天線效率和天線增益的概念。電磁場與電磁波電磁場與電磁波測驗(yàn)試卷一測驗(yàn)試卷一一、一、填空題(每題填空題(每題 8 分,共分,共 40 分)分)1、在國際單位制中,電場強(qiáng)
7、度的單位是_;電通量密度的單位是_;磁場強(qiáng)度的單位是_;磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是_;真空中介電常數(shù)的單位是_。2、靜電場E和電位的關(guān)系是E_。E的方向是從電位_處指向電位_處。3、位移電流與傳導(dǎo)電流不同,它與電荷_無關(guān)。只要電場隨_變化,就會有位移電流;而且頻率越高,位移電流密度_。位移電流存在于_和一切_中。4、在兩種媒質(zhì)分界面的兩側(cè),電場E的切向分量 E1tE2t_;而磁場B的法向分量 B1nB2n_;電流密度J的法向分量 J1nJ2n=_。5、沿 Z 軸傳播的平面電磁波的復(fù)數(shù)表示式為:_E,_H。二、計(jì)算題(題,共二、計(jì)算題(題,共 60 分)分)1、 (15 分)在真空中,有一均勻帶電的長度
8、為 L 的細(xì)桿,其電荷線密度為。求在其橫坐標(biāo)延長線上距桿端為 d 的一點(diǎn) P 處的電場強(qiáng)度 EP。2、 (10 分)已知某同軸電容器的內(nèi)導(dǎo)體半徑為 a,外導(dǎo)體的內(nèi)半徑為 c,在 arb (bc)部分填充電容率為的電介質(zhì),求其單位長度上的電容。3、 (10 分)一根長直螺線管,其長度 L1.0 米,截面積 S10 厘米2,匝數(shù) N11000 匝。在其中段密繞一個(gè)匝數(shù) N220 匝的短線圈,請計(jì)算這兩個(gè)線圈的互感 M。4、 (10 分)某回路由兩個(gè)半徑分別為 R 和 r 的半圓形導(dǎo)體與兩段直導(dǎo)體組成,其中通有電流 I。求中心點(diǎn) O 處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。5、電場強(qiáng)度為)2106(7 .378ZtCOS
9、EYa伏米的電磁波在自由空間傳播。問:該波是不是均勻平面波?并請說明其傳播方向。求: (1)波阻抗; (2)相位常數(shù); (3)波長; (4)相速; (5)H的大小和方向;(6)坡印廷矢量。電磁場與電磁波電磁場與電磁波測驗(yàn)試卷二測驗(yàn)試卷二(一(一) 、問答題(共、問答題(共 50 分)分)1、 (10 分)請寫出時(shí)變電磁場麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式,并寫出其輔助方程。2、 (10 分)在兩種媒質(zhì)的交界面上,當(dāng)自由電荷面密度為s、面電流密度為 Js時(shí),請寫出HBD,E的邊界條件的矢量表達(dá)式。3、 (10 分)什么叫 TEM 波,TE 波,TM 波,TE10波?4、 (10 分)什么叫輻射電
10、阻?偶極子天線的輻射電阻與哪些因素有關(guān)?5、什么是滯后位?請簡述其意義。(二(二) 、計(jì)算題(共、計(jì)算題(共 60 分)分)1、 (10 分)在真空里,電偶極子電場中的任意點(diǎn) M(r、)的電位為20cos41rP(式中,P 為電偶極矩,lqP ) ,而000sin11rrrr。 試求 M 點(diǎn)的電場強(qiáng)度E。2、 (15 分)半徑為 R 的無限長圓柱體均勻帶電,電荷體密度為。請以其軸線為參考電位點(diǎn),求該圓柱體內(nèi)外電位的分布。3、 (10 分)一個(gè)位于 Z 軸上的直線電流 I3 安培,在其旁邊放置一個(gè)矩形導(dǎo)線框,a5 米,b8 米,h5 米。最初,導(dǎo)線框截面的法線與 I 垂直(如圖) ,然后將該截面
11、旋轉(zhuǎn) 900,保持 a、b 不變,讓其法線與 I 平行。求:兩種情況下,載流導(dǎo)線與矩形線框的互感系數(shù) M。設(shè)線框中有 I4 安培的電流,求兩者間的互感磁能。4、 (10 分)P 為介質(zhì)(2)中離介質(zhì)邊界極近的一點(diǎn)。已知電介質(zhì)外的真空中電場強(qiáng)度為1E,其方向與電介質(zhì)分界面的夾角為。在電介質(zhì)界面無自由電荷存在。求:P 點(diǎn)電場強(qiáng)度2E的大小和方向;、 (分)在半徑為、電荷體密度為的球形ROrax均勻帶電體內(nèi)部有一個(gè)不帶電的球形空腔,其半徑為,兩球心的距離為() 。介電常數(shù)都按計(jì)算。求空腔內(nèi)的電場強(qiáng)度。電磁場與電磁波電磁場與電磁波測驗(yàn)試卷三測驗(yàn)試卷三二、二、填空題(每題填空題(每題 8 分,共分,共
12、40 分)分)1、 真空中靜電場高斯定理的內(nèi)容是:_。2、 等位面的兩個(gè)重要性質(zhì)是:_,_。3、 真空中的靜電場是_場和_場;而恒定磁場是_場和_場。4、 傳導(dǎo)電流密度_J。位移電流密度_dJ。電場能量密度 We_。磁場能量密度 Wm_。5、 沿 Z 軸傳播的平面電磁波的三角函數(shù)式:E_,H_;其波速 V_,波阻抗_,相位常數(shù)_。(二)計(jì)算題(共(二)計(jì)算題(共 50 分)分)1、 (10 分)如圖內(nèi)外半徑分別為 r、R 的同軸電纜,中間充塞兩層同心介質(zhì):第一層120,其半徑為 r ;第二層230?,F(xiàn)在內(nèi)外柱面間加以直流電壓 U。求:電纜內(nèi)各點(diǎn)的場強(qiáng) E 。單位長度電纜的電容。單位長度電纜中的
13、電場能。2、 (10 分)在面積為 S、相距為 d 的平板電容器里,填以厚度各為 d2、介電常數(shù)各為r1和r2的介質(zhì)。將電容器兩極板接到電壓為 U0的直流電源上。求:電容器介質(zhì)r1和r2內(nèi)的場強(qiáng);電容器極板所帶的電量;電容器中的電場能量。3、 (10 分)有一半徑為 R 的圓電流I。求:其圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度0B?在過圓心的垂線上、與圓心相距為 H 的一點(diǎn) P,其B?4、 (10 分)在 Z 軸原點(diǎn),安置一個(gè)電偶極子天線。已知電偶極子軸射場的表示式為:)(sin2000krtjrlIjEeQEH1求:在 Y 軸上距 O 點(diǎn)為 r 處的平均能流密度。和天線成 450而距 O 點(diǎn)同樣為 r 的地方的
14、平均能流密度。5、 (10 分)有一根長 L1m 的電偶極子天線, ,其激勵(lì)波長10m,激勵(lì)波源的電流振幅 I5A。試求該電偶極子天線的輻射電阻 Rr和輻射功率 P。復(fù)習(xí)資料:復(fù)習(xí)資料:一,填空類1. 自由空間中原點(diǎn)處的源(J 或)在 t 時(shí)刻發(fā)生變化,將在時(shí)刻影響到 r 處的位函數(shù)(A 或) 。2. 均勻平面電磁波由空氣中垂直入射到無損耗介質(zhì)(0,4,00)表面上時(shí),反射系數(shù)=,透射系數(shù)=。3. 矩形波導(dǎo)管中只能傳輸波模和波模的電磁波。4. 設(shè)海水為良導(dǎo)體,衰減常數(shù)為,則電磁波在海水中的穿透深度為,在此深度上電場的振幅將變?yōu)檫M(jìn)入海水前的倍。5. 極化強(qiáng)度為P的電介質(zhì)中,極化體電荷密度p=,極
15、化面電荷密度sp=。6. 在球坐標(biāo)系中,沿 Z 方向的電偶極子的輻射場(遠(yuǎn)區(qū)場)的空間分布與坐標(biāo) r 的關(guān)系為,與坐標(biāo)的關(guān)系為。8. 雙線傳輸?shù)呢?fù)載電阻 ZL=ZO時(shí)(特性阻抗) ,傳輸線工作在狀態(tài);而終端短路(ZL=0)時(shí),則工作在狀態(tài)。9. 已知介質(zhì)中有恒定電流J分布,則此介質(zhì)中磁場強(qiáng)度H與J的關(guān)系為,而磁感應(yīng)強(qiáng)度B的散度為。10. 電磁波的極化一般的情況是橢圓極化波,它的兩種特殊情況是極化波和-極化波。11. 已知體積為 V 的媒質(zhì)的磁導(dǎo)率為,其中的恒定電流J分布在空間,產(chǎn)生于該體積內(nèi)的磁場分布為B和H,則該體積內(nèi)的靜磁能量密度為,體積內(nèi)總靜磁能量為。12. 電偶極子的遠(yuǎn)場區(qū)域指的是區(qū)域
16、;在遠(yuǎn)場區(qū),電場強(qiáng)度的振幅與距離 r 成-關(guān)系13. 理想介質(zhì)分界面上電場強(qiáng)度E滿足的邊界條件是,電位移矢量D滿足的邊界條件是。14. 兩個(gè)同頻率、同方向傳播,極化方向相互垂直的直線極化波的合成波為圓極化波,則這兩個(gè)直線極化波的振幅為,相位差為。 。1.矢量分析中的兩個(gè)重要定理分別是高斯定理和斯托克斯定理, 它們分別是_和 _.2.靜電場中的電位滿足泊松方程,該方程的表達(dá)式為_,該方程的一個(gè)特解為_,如果求解空間沒有電荷分布,則該方程的表達(dá)式變?yōu)開,叫_方程。1. 電 荷 連 續(xù) 性 方 程 的 微 分 形 式 為 _, 穩(wěn) 恒 電 流 的 條 件 為_.2. 靜電場中的電位滿足泊松方程,該方
17、程為_,方程的一個(gè)特解為_ , 如 果求 解 空 間 沒有 電 荷 分 布, 則 該 方 程變 為 _ , 叫_方程。1.表達(dá)電磁場中能量守恒與轉(zhuǎn)換關(guān)系的坡印廷定理為 .2. 靜電場中的電位滿足泊松方程,該方程表達(dá)式為 ,如果求解空間沒有電荷分布,則該方程變?yōu)?,叫_方程。1. 電 荷 連 續(xù) 性 方 程 的 微 分 形 式 為 _, 穩(wěn) 恒 電 流 的 條 件 為_.2. 靜電場中的電位滿足泊松方程,該方程為_,如果求解空間沒有電荷分布,則該方程變?yōu)開,叫_方程。1、以下關(guān)于時(shí)變電磁場的敘述中,不正確的是( ) 。A電場是有旋場 B電場和磁場相互激發(fā)C電荷可以激發(fā)電場 D磁場是有散場1、關(guān)于
18、均勻平面電磁場,下面的敘述正確的是( )A在任意時(shí)刻,各點(diǎn)處的電場相等B在任意時(shí)刻,各點(diǎn)處的磁場相等C在任意時(shí)刻,任意等相位面上電場相等、磁場相等D同時(shí)選擇 A 和 B2、用鏡像法求解電場邊值問題時(shí),判斷鏡像電荷的選取是否正確的根據(jù)是( ) 。A鏡像電荷是否對稱 B電位所滿足的方程是否未改變C邊界條件是否保持不變 D同時(shí)選擇 B 和 C1、微分形式的安培環(huán)路定律表達(dá)式為 ,其中的 ( ) 。A是自由電流密度B是束縛電流密度C是自由電流和束縛電流密度D若在真空中則是自由電流密度;在介質(zhì)中則為束縛電流密度1、靜電場的唯一性定理是說: ( ) 。A滿足拉普拉斯方程的電位是唯一的。B滿足給定泊松方程的
19、電位是唯一的。C既滿足拉普拉斯方程又滿足給定的泊松方程的電位是唯一的。D既滿足拉普拉斯方程或給定泊松方程,又滿足給定邊界條件的電位是唯一的。2、微分形式的安培環(huán)路定律表達(dá)式為 ,其中的 ( ) 。A是自由電流密度B是束縛電流密度C是自由電流和束縛電流密度D若在真空中則是自由電流密度;在介質(zhì)中則為束縛電流密度1、某導(dǎo)體回路位于垂直于磁場電力線的平面內(nèi),要使得回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,則應(yīng)使( ) 。A) 磁場隨時(shí)間變化 B) 回路運(yùn)動(dòng)C) 磁場分布不均勻 D) 同時(shí)選擇 A 和 B1.矢量分析中的兩個(gè)重要定理分別是高斯定理和斯托克斯定理, 它們分別是_和 _.2.靜電場中的電位滿足泊松方程,該方程的
20、表達(dá)式為_,該方程的一個(gè)特解為_,如果求解空間沒有電荷分布,則該方程的表達(dá)式變?yōu)開,叫_方程。1. 電 荷 連 續(xù) 性 方 程 的 微 分 形 式 為 _, 穩(wěn) 恒 電 流 的 條 件 為_.2. 靜 電 場 中 的 電 位 滿 足 泊 松 方 程 , 該 方 程 為 _ , 方 程 的 一 個(gè) 特 解 為_ , 如 果求 解 空 間 沒有 電 荷 分 布, 則 該 方 程變 為 _ , 叫_方程。1.表達(dá)電磁場中能量守恒與轉(zhuǎn)換關(guān)系的坡印廷定理為 .2.靜電場中的電位滿足泊松方程,該方程表達(dá)式為 ,如果求解空間沒有電荷分布,則該方程變?yōu)?,叫_方程。3.可引入標(biāo)量位m 描述磁場的條件是_.1.
21、電荷連續(xù)性方程的微分形式為_,穩(wěn)恒電流的條件為_.2.靜電場中的電位滿足泊松方程,該方程為_,如果求解空間沒有電荷分布,則該方程變?yōu)開,叫_方程。3. 頻率 f=50MHZ的均勻平面波在理想介質(zhì)(0,4,00)中傳播時(shí),相速應(yīng)該是() 。A等于光速 CB等于 C/2C等于2CD等于 C/44. 均勻平面波從空氣中垂直入射到無損耗媒質(zhì)(0,4,00)表面上,則電場反射系數(shù)為() 。A31B31C32D325. 橫截面尺寸為 ab 的矩形波導(dǎo)管, 內(nèi)部填充理想介質(zhì)時(shí)的截止頻率221()()2cmnfabu,工作頻率為 f 的電磁波在該波導(dǎo)中傳播的條件是() 。Af=fcBffcCffcDffc6、
22、介電常數(shù)為的介質(zhì)區(qū)域中,靜電荷的體密度為,已知這些電荷產(chǎn)生的電場為(x,y,z) ,而ED,則下面正確的是() 。A0DB0/ECDD/D7. 磁感應(yīng)強(qiáng)度)()23(3mzyezyexeBzyx,式中的 m 值應(yīng)為() 。Am=2Bm=3Cm=4Dm=68. 兩個(gè)相互平行的導(dǎo)體平行板電容器,與電容 C 無關(guān)的是() 。A導(dǎo)體板上的電荷B平板間的電介質(zhì)C導(dǎo)體板的幾何形狀D兩導(dǎo)體板的相對位置9. 穿透深度與電磁波頻率及媒質(zhì)參數(shù)的關(guān)系是() 。AfBfCf2Df110. 電偶極子的遠(yuǎn)區(qū)輻射場是() 。A非均勻平面波B均勻平面波C非均勻球面波D均勻球面波11. 電偶極子的遠(yuǎn)區(qū)輻射場是有方向性的,其方向
23、性因子為() 。AcosBsinC2sinDsin)cos2cos(12. 用鏡像法求解電場邊值問題時(shí),判斷鏡像電荷的選取是否正確的根據(jù)是: ()A鏡像電荷是否對稱B電位所滿足方程是否改變C邊界條件是否保持不變D同時(shí)選擇 B 和 C13. 均勻平面波從空氣中垂直入射到理想介質(zhì)(0,25. 200)表面上,則電場反射系數(shù)為() 。A51B52C139D5415.若傳輸線工作在混合波狀態(tài),則傳輸線終端反射系數(shù)2,電壓駐波系數(shù) S 滿足關(guān)系是: ()(A)1, 02S(B)S, 12(C)S1 , 12(D)S1 , 12三三 論述類論述類1、論述平行極化波斜射到理想導(dǎo)體表面時(shí),理想導(dǎo)體外表面合成波
24、的特點(diǎn)。2、試說明為什么單導(dǎo)體的空心或填充電介質(zhì)的波導(dǎo)管不能傳播 TEM 波。3 論述導(dǎo)電介質(zhì)中均勻平面波的傳播特點(diǎn)。4 傳輸線有哪幾種工作狀態(tài)?在什么條件下,傳輸線工作在行波狀態(tài)?行波狀態(tài)下無損耗線有什么特點(diǎn)?5、寫出在洛侖茲條件下達(dá)朗貝爾方程式,闡述它的物理意義。6、論述電偶極子輻射遠(yuǎn)場區(qū)的性質(zhì)。四四,計(jì)算類計(jì)算類1.均勻平面波的磁場強(qiáng)度H 的振幅為1(/)3A m在自由空間沿ze方向傳播,其相位常數(shù)30(/)rad m,當(dāng) t=0 時(shí),z=0 時(shí),H 在ye 方向。(1)寫出E和H 的表達(dá)式; (2)求頻率和波長。2 均 勻平面 波的電場 振幅為100(/)EimV m,從 空氣中 垂直
25、入射 到無損 耗媒質(zhì) 平面上(0, 4, 1222rr) ,求反射波與透射波的電場振幅。4 設(shè)計(jì)一工作波長設(shè)計(jì)一工作波長cm10的矩形波導(dǎo)管的矩形波導(dǎo)管, 材料用銅材料用銅, 內(nèi)充氣內(nèi)充氣, 并要求并要求10TE模的工作頻率至少有模的工作頻率至少有 30%的安全系數(shù),即的安全系數(shù),即01023 . 17 . 0fff,此處,此處0201, ff分別表示分別表示01TE波和波和02TE波模的截止頻率。波模的截止頻率。5均勻直線式天線陣的元間距均勻直線式天線陣的元間距2d,如要求它的最大輻射方向在偏離天線陣軸線,如要求它的最大輻射方向在偏離天線陣軸線60O的方向,問的方向,問單元之間的相位差應(yīng)為多
26、少?單元之間的相位差應(yīng)為多少?6.一均勻平面波自空氣中垂直入射到半無限大無耗介質(zhì)表面上,已知空氣中合成波的駐波比為 3,介質(zhì)內(nèi)透射波的波長是空氣中波長的 1/6,且介質(zhì)表面上為合成波電場的最小點(diǎn), 求介質(zhì)相對磁導(dǎo)率r和相對介電常數(shù)r。7.設(shè)計(jì)一個(gè)矩形諧振腔,使在 1GHZ及 1.5GHZ分別諧振于兩個(gè)不同模式上。8.有一均勻平面波,在0,4,00的媒質(zhì)中傳播,其電場強(qiáng)度)3sin(kztEEm,若已知頻率 f=150MHZ,平均功率密度為3/265. 0mW。求(1).電磁波的波數(shù)、相速、波長和波阻抗;(2)t=0,z=0 時(shí)電場的值。9.兩塊無限大導(dǎo)體平板分別置于 X=0和 X=d 處,板間
27、充滿電荷,其體電荷密度為xd0,極板的電位分布設(shè)為 0 和 U0,如圖所示,求兩板間電位和電場強(qiáng)度。Y0)(x0U0dX-10.電偶極子遠(yuǎn)區(qū)輻射場表達(dá)式為:,sin2,sin20jkrjkrerIljHerIljE試求輻射功率和輻射電阻。11.均勻平面波自空氣中垂直入射到兩種無耗電介質(zhì)界面上,當(dāng)反射系數(shù)與透射系數(shù)的大小相等時(shí),其駐波比等于多少?12. 一空氣填充的圓柱形波導(dǎo),周長為 25.1 厘米,其工作頻率為 3GHZ,求該波導(dǎo)內(nèi)可能傳播的模式。13. 如圖所示,接地導(dǎo)體球半徑為如圖所示,接地導(dǎo)體球半徑為 a,在球外距球心為,在球外距球心為 d 處置放一點(diǎn)電荷處置放一點(diǎn)電荷 q,求球外電位分
28、布和球面上,求球外電位分布和球面上感應(yīng)電荷面密度感應(yīng)電荷面密度s。 (球外為空氣)(球外為空氣)0o0qza15.二元天線陣如圖所示,設(shè)二元天線陣如圖所示,設(shè)jemIId120,90,4,m 為激勵(lì)電流振幅比,求陣因子。為激勵(lì)電流振幅比,求陣因子。zP(, r)(1)r1r2d0y(2)Paddd哈爾濱工程大學(xué)試卷哈爾濱工程大學(xué)試卷共 6 頁; 第 1 頁考試科目: 電磁場與電磁波一.填空: (共 20 分,每小題 4 分)1.對于矢量A ,若A xe xAyeyAze zA,則:ze xe ;xe xe ;ze ye;yeye2.哈密頓算子的表達(dá)式為,其性質(zhì)是3.電流連續(xù)性方程在電流恒定時(shí),
29、積分形式的表達(dá)式為;微分形式的表達(dá)式為4.靜電場空間中,在不同的導(dǎo)電媒質(zhì)交界面上,邊界條件為和題號一二三四五六總分分?jǐn)?shù)裝訂線姓名:學(xué)號:班級:5.用矢量分析方法研究恒定磁場時(shí),需要兩個(gè)基本的場變量,即和二.判斷:(共 20 分, 每空 2 分)正確的在括號中打 “” , 錯(cuò)誤的打 “” 。1.電磁場是具有確定物理意義的矢量場,這些矢量場在一定的區(qū)域內(nèi)具有一定的分布規(guī)律,除有限個(gè)點(diǎn)或面以外,它們都是空間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)。 ()2.矢量場在閉合路徑上的環(huán)流是標(biāo)量,矢量場在閉合面上的通量是矢量。 ()3.空間內(nèi)標(biāo)量值相等的點(diǎn)集合形成的曲面稱為等值面。 ()4.空間體積中有電流時(shí),該空間內(nèi)表面上便有面電
30、流。 ()5.電偶極子及其電場與磁偶極子及其磁場之間存在對偶關(guān)系。()6.靜電場的點(diǎn)源是點(diǎn)電荷,它是一種“標(biāo)量點(diǎn)源” ;恒定磁場的點(diǎn)源是電流元,它是一種“矢量性質(zhì)的點(diǎn)源” 。 ()7.泊松方程適用于有源區(qū)域,拉普拉斯方程適用于無源區(qū)域。()8.均勻?qū)w中沒有凈電荷,在導(dǎo)體面或不同導(dǎo)體的分界面上,也沒有電荷分布。 ()9.介質(zhì)表面單位面積上的力等于介質(zhì)表面兩側(cè)能量密度之差。()10.安培力可以用磁能量的空間變化率來計(jì)算。 ()24第 2 頁三.簡答: (共 30 分,每小題 5 分)1.說明力線的微分方程式并給出其在直角坐標(biāo)系下的形式。2.說明矢量場的環(huán)量和旋度。3.寫出安培力定律和畢奧沙伐定律的表達(dá)式。4.說明靜電場中的電位函數(shù),并寫出其定義式。5.寫出真空中磁場的兩個(gè)基本方程的積分形式和微分形式。6.說明矢量磁位和庫侖規(guī)范。四.計(jì)算: (共 10 分)已知2223,3yzx y Ax yzexy e 求()rotA 。五.計(jì)算: (共 10 分)自由空間一無限長均勻帶電直線,其線電荷密度為,求直線外一點(diǎn)的電場強(qiáng)度。六.計(jì)算:(共 10
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