電磁場與電磁波簡答題歸納

1、5 B =0（4）虹D項電磁場與電磁波易考簡答題歸納（四川理工大學(xué)）1、什么是均勻平面電磁波？答：平面波是指波陣面為平面的電磁波。 均勻平面波是指波的電場 E和磁場酎只沿波的傳播方向變化，而在波陣面內(nèi)"E和H的 方向、振幅和相位不變的平面波。2、電磁波有哪三種極化情況？簡述其區(qū)別。答：（1）直線極化，同相位或相差180為2）圓極化，同頻率，同振幅，相位相差 90或270°；（3）橢圓極化，振幅相位任意。3、 試寫出正弦電磁場的亥姆霍茲方程（即亥姆霍茲波動方程的復(fù)數(shù)形式），并說明意義。答：V 眸k2日，式中k2 =切2如稱為正弦電磁波的波數(shù)。2 H :k2 H '=0

2、意義：均勻平面電磁波在無界理想介質(zhì)中傳播時，電場和磁場的振幅不變，它們在時間上同相，在空間上互相垂直，并且電場、 磁場、波的傳播方向三者滿足右手螺旋關(guān)系。電場和磁場的分量由媒質(zhì)決定。4、寫出時變電磁場中麥克斯韋方程組的非限定微分形式，并簡述其意義。答：（1）朋酎斟走（2國妒=誠C（3）礦時=0（4）礦尋 =p物理意'義:A、第一方程：時變電磁場中的安培環(huán)路定色 物理意義：磁場是由電流和時變的電場激勵的。_b、 蓄三另雇"注忌S甬癡矗畚場虱篇反一銅商7奇魴遍而蕩曲盤二塞天: c、南三方荏一2菱瓦瑟而楊!遍奏i!另程斬元著豆:-藐萌亍-函費亙二不晨南琢d、爭典反想:一一苴匙民隹：

3、速班1蕙乂一:一一些窖思匣攙T明笑匹暨!去蕙星色忠逾箜網(wǎng)的: 寫出麥克斯韋方程組的微分形式或積分形式，并簡述其意義。（i）q h JJD'答：（1）微分形式（2）轎色_5（2）積分形式4 （2）*Fd之-丁號d"（3），國10 rjDd=q物理意義：同第4題。6、寫出達(dá)朗貝爾方程，即非齊次波動方程，簡述其意義。答：亍Q由察=41了 秀母:t:t;物理意義： 由勵A(yù),源p激勵中，時變源激勵的時變電磁場在空間中以波動方式傳播，是時變源的電場輻射過程。7、寫出齊次波動方程，簡述其意義。答：亍亡隱垣工，鏟二%建nt:t物理意義：時變電磁場在無源空間中是以波動方式運動，故稱時變電磁場為

4、電磁波，且電磁波的傳播速度為:8、簡述坡印廷定理，寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式及其物理意義。稱為坡印廷矢量。答：（1）數(shù)學(xué)表達(dá)式：積分形式：TdS室（1巾2卡1££2淚計軒2g其中，戾京H由于觀_ （1 典 孩體積E內(nèi)的總電場儲能，w J作2d =為體積E內(nèi)的總磁場儲能，p = ¥E2dw為體積內(nèi)的 tHdS=P（we wm）+P式中的s為限定體積*的閉合面。1豐2 +1由2）七卡2 ,其中， s'=e'h' ，稱為坡印廷矢量，電場能量密度為：We =1擊2,總焦耳損耗功率。于是上式可以改寫成:微分形式：磁場能量密度：12Wm = -H2（2）物理意義

5、：對空間任意閉合面 s限定的體積E , S矢量流入該體積邊界面的流量等于該體積內(nèi)電磁能量的增加率和焦耳 損耗功率。它給出了電磁波在空間中的能量守恒和能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。9、寫出麥克斯韋方程組的復(fù)數(shù)形式。H=j'j Q'*t'、E =_j，BB二0''、D '=10、寫出達(dá)朗貝爾方程組的復(fù)數(shù)形式。答:ii、答:寫出復(fù)數(shù)形式的的坡印廷定理。SS'招（Pm +Pe +PT）d+j2饑§Wm平均-W,其中w =1 pH2為磁場能量密度的平均值，w=】eE2為電場能量密度的平均值。這里場量 EH分m 4e 4別為正弦電場和磁場的幅值。'

6、e平均）d .正弦電磁場的坡印廷定理說明：流進(jìn)閉合面S內(nèi)的有功功率供閉合面包圍的區(qū)域內(nèi)媒質(zhì)的各種功率損耗；而流進(jìn)（或流出）的無功功率代表著電磁波與該區(qū)域功率交換的尺度。坡印廷矢量=1散亍=Re（1H） +j Im（：E<H）為穿過單位表面的復(fù)功率，實部品均=Re（；忌H *）為穿過單位表面的平均功率，虛部&均=Im（】E<H*）為穿過單位表面的無功功率。一 212、工程上，通常按 三的大小將媒質(zhì)劃分為哪幾類？答：當(dāng)Et %時，媒質(zhì)被稱為理想導(dǎo)體；當(dāng)堂 >>102時，媒質(zhì)被稱為良導(dǎo)體；%當(dāng)10N<102時，媒質(zhì)被稱為半導(dǎo)電介質(zhì)；當(dāng)三 «102時，媒

7、質(zhì)被稱為低損耗介質(zhì)；ex當(dāng)E=0時，媒質(zhì)被稱為理想介質(zhì)。ex13、簡述均勻平面電磁波在理想介質(zhì)中的傳播特性。答：（1）電場、波的傳播方向三者滿足右手螺旋關(guān)系，電場與磁場處處同相，在傳播過程中，波的振幅不變，電場與磁場的振 幅之比取決于媒質(zhì)特性，空間中電場能量密度等于磁場能量密度。（2）相速度為：o _二,頻率f =旦'P 陶2 二頊毋（其中，y旺）k電場與磁場的振幅比，即本征阻抗:旦 危，電場能量密度：觀=；E，磁場能量密度：Wm gH, _ _；22二者滿足關(guān)系:14、試寫出麥克斯韋位移電流假說的定義式，并簡述其物理意義。答：按照麥克斯韋提出的位移電流假說，電位移矢量對時間的變化率可

8、視為一種廣義的電流密度，稱為位移電流密度，即 叩 頂*。物理意義：位移電流一樣可以激勵磁場，即變化的電場可以激勵磁場。15、簡述什么是色散現(xiàn)象？什么是趨膚效應(yīng)？答：在導(dǎo)電媒質(zhì)中波的傳播速度隨頻率變化，這種現(xiàn)象稱為色散現(xiàn)象。導(dǎo)電媒質(zhì)中電磁波只存在于表面，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)，工程上常用穿透深度 5 (m)表示趨膚程度，16、相速度和群速度有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：區(qū)別：相速度是波陣面移動的速度，它不代表電磁波能量的傳播速度，也不代表信號的傳播速度。而群速度才是電磁波信號和電磁波能量的傳播速度。聯(lián)系：在色散媒質(zhì)中，二者關(guān)系為：1 ，其中，.八為相速度，"為群速度。在非色散媒質(zhì)中，相速度不隨頻

9、率. g =-：-P-gd p1 - pd 變化，群速度等于相速度。17、寫出真空中安培環(huán)路定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說明它揭示的物理意義。f T答cBdl廣I ,它表明在真空中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意回路的環(huán)量等于真空磁導(dǎo)率乘以與該回路相交鏈的電流的代數(shù)和18、寫出電荷守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，說明它揭示的物理意義。- 臚J dS = dVS v ；:t答：電荷守恒定律表明任一封閉系統(tǒng)的電荷總量不變。也就是說，任意一個體積內(nèi)的電荷增量必定等于流入這個體積的電荷量。19、簡述分界面上的邊界條件答：(1)法向分量的邊界條件A、D的邊界條件(日一D：)= ps,若分界面上r =。，則急：(TDt)=oT T TB、B的邊界條件nK(B1B2) =0(2) 切向分量的邊界條件A、eM邊界條件 n' (e1 E2) =0B、了的邊界條件由HfHt) =JS，若分界面上JS =o '則京(廣H2)=o(3) 理想導(dǎo)體(CT = 8)表面的邊界條件鼠IJH?項鼠E=ou E =o '(3)nB=0U Bn =oTT R(4) n E =UEnSoT導(dǎo)體表面