電磁場與電磁波第四版課后思考題答案第四版全謝處方饒克謹(jǐn)高等教育出版社

1、2.1點電荷的嚴(yán)格定義是什么？點電荷是電荷分布的一種極限情況，可將它看做一個體積很小而電荷密度很的帶電小球的極限。當(dāng)帶電體 的尺寸遠(yuǎn)小于觀察點至帶電體的距離時，帶電體的形狀及其在的電荷分布已無關(guān)緊要。就可將帶電體所帶 電荷看成集中在帶電體的中心上。即將帶電體抽離為一個幾何點模型，稱為點電荷。2.2研究宏觀電磁場時，常用到哪幾種電荷的分布模型？有哪幾種電流分布模型？他們是如何定義的？.常用的電荷分布模型有體電荷、面電荷、線電荷和點電荷；常用的電流分布模型有體電流模型、面電流模 型和線電流模型，他們是根據(jù)電荷和電流的密度分布來定義的。2,3點電荷的電場強度隨距離變化的規(guī)律是什么？電偶極子的電場強度

2、又如何呢？點電荷的電場強度與距離 r的平方成反比；電偶極子的電場強度與距離r的立方成反比。2.4簡述；* E =引；和I E = 0所表征的靜電場特性 E二；表明空間任意一點電場強度的散度與該處的電荷密度有關(guān)，靜電荷是靜電場的通量源。虧：E = 0表明靜電場是無旋場。2.5表述高斯定律，并說明在什么條件下可應(yīng)用高斯定律求解給定電荷分布的電場強度。高斯定律：通過一個任意閉合曲面的電通量等于該面所包圍的所有電量的代數(shù)和除以與閉合面外的電荷無- - 1關(guān)，即 EdS二 I dV在電場（電荷）分布具有某些對稱性時，可應(yīng)用高斯定律求解給定電荷分S0 V布的電場強度。2.6簡述 B = 0和：，：B -J

3、所表征的靜電場特性。VB=0表明穿過任意閉合面的磁感應(yīng)強度的通量等于0,磁力線是無關(guān)尾的閉合線,-：B - ' J表明恒定磁場是有旋場，恒定電流是產(chǎn)生恒定磁場的漩渦源2.7表述安培環(huán)路定理，并說明在什么條件下可用該定律求解給定的電流分布的磁感應(yīng)強度。安培環(huán)路定理：磁感應(yīng)強度沿任何閉合回路的線積分等于穿過這個環(huán)路所有電流的代數(shù)和卩0倍，即B dl =01如果電路分布存在某種對稱性，則可用該定理求解給定電流分布的磁感應(yīng)強度。C2.8簡述電場與電介質(zhì)相互作用后發(fā)生的現(xiàn)象。在電場的作用下出現(xiàn)電介質(zhì)的極化現(xiàn)象，而極化電荷又產(chǎn)生附加電場2.9極化強度的如何定義的？極化電荷密度與極化強度又什么關(guān)系？

4、單位體積的點偶極矩的矢量和稱為極化強度，P與極化電荷密度的關(guān)系為Pp =衛(wèi).p 極化強度P與極化電荷面的密度| :'s = P en2.10電位移矢量是如何定義的？在國際單位制中它的單位是什么電位移矢量定義為D =E0E + P=E其單位是庫倫/平方米（C/m2）2.11簡述磁場與磁介質(zhì)相互作用的物理現(xiàn)象？在磁場與磁介質(zhì)相互作用時，外磁場使磁介質(zhì)中的分子磁矩沿外磁場取向，磁介質(zhì)被磁化，被磁化的介質(zhì)I要產(chǎn)生附加磁場，從而使原來的磁場分布發(fā)生變化，磁介質(zhì)中的磁感應(yīng)強度B可看做真空中傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度Bo和磁化電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度B'的疊加，即 B =B0 B2.12磁化強度是

5、如何定義的？磁化電流密度與磁化強度又什么關(guān)系？單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和稱為磁化強度；磁化電流體密度與磁化強度：Jm 沁M(jìn)磁化電流面密度與磁化強度：Jsm二M &2.13磁場強度是如何定義的？在國際單位制中它的單位是什么？磁場強度定義為：h _ B _ M 國際單位之中，單位是安培/米（A/m）2,14你理解均勻媒質(zhì)與非均勻媒質(zhì)，線性媒質(zhì)與非線性媒質(zhì)，各向同性與各向異性媒質(zhì)的含義么？均勻媒質(zhì)是指介電常數(shù)；。或磁介質(zhì)磁導(dǎo)率處處相等，不是空間坐標(biāo)的函數(shù)。非均勻媒質(zhì)是指介電常數(shù)；或磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率 J是空間坐標(biāo)的標(biāo)量函數(shù)，線性媒質(zhì)是；（）與E（H）的方向無關(guān)，；（）是標(biāo)量，各向異性媒質(zhì)是指 d

6、（b）和E（H）的方向相同。2.15什么是時變電磁場？隨時間變化的電荷和電流產(chǎn)生的電場和磁場也隨時間變化，而且電場和磁場相互關(guān)聯(lián)，密布可分，時變的電場產(chǎn)生磁場，時變的磁場產(chǎn)生電場，統(tǒng)稱為時變電磁場。2.16試從產(chǎn)生的原因，存在的區(qū)域以及引起的效應(yīng)等方面比較傳導(dǎo)電流和位移電流（1）傳導(dǎo)電流是電荷的定向運動，而位移電流的本質(zhì)是變化著的電場。（2）傳導(dǎo)的電流只能存在于導(dǎo)體中，而位移電流可以存在于真空，導(dǎo)體，電介質(zhì)中。（3）傳導(dǎo)電流通過導(dǎo)體時會產(chǎn)生焦耳熱，而位移電流不會產(chǎn)生焦耳熱。2.17寫岀微分形式、積分形式的麥克斯韋方程組，并簡要闡述其物理意義.：dcHdl = .s（J ：t）dS磁場強度沿任意

7、閉合曲線的環(huán)量,等于穿過以該閉合曲線為周界的任意曲面的傳導(dǎo)電流與位移電流之和;Edl二- B dS電場強度沿任意閉合曲線的環(huán)量，等于穿過以該閉合曲線為周界的任意一曲面的磁CS : t通量變化率的負(fù)值；BdS=O穿過任意閉合曲面的磁感應(yīng)強度的通量恒等于0; DdS二 o dV穿"SN過任意閉合曲面的電位移的通量等于該閉合曲面所包圍的自由電荷的代數(shù)和 微分形式： H =J -D 時變磁場不僅由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生，也由位移電流產(chǎn)生。位移電流代表電位移的變化率，因汽、汨此該式揭示的是時變電場產(chǎn)生時變磁場；'、E二-時變磁場產(chǎn)生時變電場；B=0磁通永遠(yuǎn)是連續(xù)的，磁場是無散度場； D二匸空間任

8、意一點若存在正電荷體密度，則該點發(fā)岀電位移線，若存在負(fù)電荷 體密度則電位移線匯聚于該點。2. 佃麥克斯韋方程組的4個方程是相互獨立的么？試簡要解釋不是相互獨立的，其中I h =J ：D表明時變磁場不僅由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生，也是有移電流產(chǎn)生，它揭示的3 -是時變電場產(chǎn)生時變磁場。：表明時變磁場產(chǎn)生時變電場，電場和磁場是相互關(guān)聯(lián)的，但當(dāng)場量不隨時間變化時，電場和磁場又是各自存在的。2.19電流連續(xù)性方程能由麥克斯韋方程組導(dǎo)出嗎？如果能，試推導(dǎo)出，如果不能，說明原因。_ .：D:D ' H = J(t ，： H )=.(J) JD = 0 =&3ctct2.20什么是電磁場的邊界條件？你能

9、說岀理想導(dǎo)體表面的邊界條件嗎？ 把電磁場矢量 E , D ,B , H 在不同媒質(zhì)分界面上各自滿足的關(guān)系稱為電磁場的邊界條件，理想導(dǎo)體表面上的邊界條件為：lenD =Qsen*B=0 en*E = 0enH = Js3.1電位是如何定義的?中的負(fù)號的意義是什么?由靜電場基本方程 ： E - 0和矢量恒等式' ' - 0可知，電場強度E可表示為標(biāo)量函數(shù)的梯度,即試中的標(biāo)量函數(shù)稱為靜電場的電位函數(shù)， 簡稱電位。式中負(fù)號表示場強放向與該點電位梯 度的方向相反。3.2如果空間某一點的電位為零，則該點的電位為零，這種說話正確嗎？為什么?不正確，因為電場強度大小是該點電位的變化率3.4求解

10、電位函數(shù)的泊松方程或拉普拉斯方程時，邊界條件有何意義？答邊界條件起到給方程定解得作用。邊界條件起到給方程定解得作用。3.5電容是如何定義的？寫岀計算電容的基本步驟。q兩導(dǎo)體系統(tǒng)的電容為任一導(dǎo)體上的總電荷與兩導(dǎo)體之間的電位差之比，即：C其基本計算步驟：1、根據(jù)u導(dǎo)體的幾何形狀，選取合適坐標(biāo)系。2、假定兩導(dǎo)體上分別帶電荷 +q和-q。3、根據(jù)假定電荷求出 E。4、由2E*dl求得電位差。5求出比值 c =91U3.8什么叫廣義坐標(biāo)和廣義力？你了解虛位移的含義嗎？廣義坐標(biāo)是指系統(tǒng)中各帶電導(dǎo)體的形狀，尺寸和位置的一組獨立幾何量，而企圖改變某一廣義坐標(biāo)的力就，就為對印該坐標(biāo)的廣義力，廣義坐標(biāo)發(fā)生的位移，

11、稱為虛位移3.9恒定電場基本方程的微分形式所表征的恒定電場性質(zhì)是什么？恒定電場是保守場，恒定電流是閉合曲線|3.10恒定電場和靜電場比擬的理論根據(jù)是什么？靜電比擬的條件又是什么？理論依據(jù)是唯一性定理，靜電比擬的條件是兩種場的電位都是拉普拉斯方程的解且邊界條件相同3.12何定義電感？你會計算平行雙線，同軸的電感？在恒定磁場中把穿過回路的磁通量與回路中的電流的比值稱為電感系數(shù)，簡稱電感 3.13寫岀用磁場矢量 B、H表示的計算磁場能量的公式。1 - WmH *Bdv3.14在保持磁接不變的條件下，如何計算磁場力？若是保持電流不變，又如何計算磁場力？兩種條件下得到的結(jié)果是相同的嗎？ 兩種情況下求出的

12、磁場力是相同的3.15什么是靜態(tài)場的邊值問題？用文字?jǐn)⑹龅谝活?、第二類及第三類邊值問題。靜態(tài)場的邊值型問題是指已知場量在場域邊界上的值，求場域內(nèi)的均勻分布問題。第一類邊值問題：已知位函數(shù)在場域邊界面 S上各點的值，即給定S =f(S )。第二類邊值問題：已知位函數(shù)在場域Q W邊界面S上各點的法向?qū)?shù)值，即給定 s =f2S)第三類邊值問題：已知一部分邊界面S1上位函數(shù)的值，而在另一部分邊界S2上已知位函數(shù)的法向?qū)?shù)值，即給定|s = f( S )和- s 二 f< S )n3.16用文字?jǐn)⑹鲮o態(tài)場解的唯一性定理，并簡要說明它的重要意義。惟一性定理：在場域V的邊界面S上給定 的值，則泊松方

13、程或拉普拉斯方程在場域 V內(nèi)有惟一解。意義:(1 )它指出了靜態(tài)場邊值問題具有惟一解得條件。在邊界面 S上的任一點只需給定 的值，而不能同時給定兩者的值；(2 )它為靜態(tài)場值問題的各種求解方法提供了理論依據(jù)，為求解結(jié)果的正確性提供了判據(jù)。3. 仃什么是鏡像法？其理論依據(jù)的是什么？鏡像法是間接求解邊值問題的一種方法，它是用假想的簡單電荷分布來等效代替分界面上復(fù)雜的電荷分布 對電位的貢獻(xiàn)。不再求解泊松方程，只需求像電荷和邊界內(nèi)給定電荷共同產(chǎn)生的電位，從而使求解簡化。 理論依據(jù)是唯一性定理和疊加原理。3.佃如何正確確定鏡像電荷的分布？(1 )所有鏡像電荷必須位于所求場域以外的空間中；(2)鏡像電荷的

14、個數(shù)，位置及電荷量的大小以滿足場域邊界面上的邊界條件來確定。3.19什么是分離變量法？在什么條件下它對求解位函數(shù)的拉普拉斯方程有用？分離變量法是求解邊值問題的一種經(jīng)典方法。它是把待求的位函數(shù)表示為幾個未知函數(shù)的乘積，該未知函 數(shù)僅是一個坐標(biāo)變量函數(shù)，通過分離變量，把原偏微分方程化為幾個常微分方程并求解最后代入邊界條件 求定解。3.20在直角坐標(biāo)系的分離變量法中，分離常數(shù)k可以是虛數(shù)嗎？為什么？不可以，k若為虛數(shù)則為無意義的解。4.1在時變電磁場中是如何引入動態(tài)位A和的？ A和不唯一的原因何在？根據(jù)麥克斯韋方程 弓0和：EO引入矢量位a和標(biāo)量位，使得：B 7 : aa和: 不唯一的原因在于確定一

15、個矢量場需同時規(guī)定該矢量場的散度和旋度，而B = ' A只規(guī)定了 aA和滿足什么方程?的旋度，沒有規(guī)定A的散度E-4.2什么是洛侖茲條件？為何要引入洛侖茲條件？在洛侖茲條件下,稱為洛侖茲條件，引入洛侖茲條件不僅可得到唯一的'、2 AA和'，同時還可使問題的2A ,- J求解得以簡化。在洛侖茲條件下，A和滿足的方程'、24.3坡印廷矢量是如何定義的？它的物理意義?坡印廷矢量s二E H其方向表示能量的流動方向，大小表示單位時間內(nèi)穿過與能量流動方向相垂直的單 位面積的能量 4.4什么是坡印廷定理？它的物理意義是什么？坡印廷定理：它表明體積V內(nèi)電磁能量隨時間變化的增長率

16、等于場體積V內(nèi)的電荷電流所做的總功率之和,等于單位時間內(nèi)穿過閉合面 s進(jìn)入體積V內(nèi)的電磁能流。4.5什么是時變電磁場的唯一性定理？它有何重要意義時變電磁場的唯一性定理：在以閉合曲面S為邊界的有界區(qū)域 V內(nèi)，如果給定t=0時刻的電場強度E和磁場強度H的初始值，并且在t大于或等于0時，給定邊界面S上的電場強度E的切向分量或磁場強度 H的 切向分量，那么，在t大于0時，區(qū)域V內(nèi)的電磁場由麥克斯韋方程唯一地確定。它指出了獲得唯一解所 必須滿足的條件，為電磁場問題的求解提供了理論依據(jù)。4.6什么是時諧電磁場？研究時諧電磁場有何意義以一定角頻率隨時間作時諧變化的電磁場稱為時諧電磁場。時諧電磁場，在工程上，

17、有很大的應(yīng)用，而且 任意時變場在一定的條件下都可以通過傅里葉分析法展開為不同頻率的時諧場的疊加，所以對時諧場的研 究有重要意義。4.8時諧電磁場的復(fù)矢量是真實的矢量場嗎？弓I入復(fù)矢量的意義何在？復(fù)矢量并不是真實的場矢量，真實的場矢量是與之相應(yīng)的瞬時矢量。引入復(fù)矢量的意義在于在頻率相同的 時諧場中可很容易看出瞬時矢量場的空間分布4.11試寫岀復(fù)數(shù)形式的麥克斯韋方程組。它與瞬時形式的麥克斯韋方程組有何區(qū)別兩者對照，復(fù)數(shù)形式的麥克斯韋方程組沒有與時間相關(guān)項4.12復(fù)介電常數(shù)的虛部描述了介質(zhì)的什么特性？如果不用復(fù)介電常數(shù)，如何表示介質(zhì)的耗損?它描述了電介質(zhì)的極化存在的極化損耗，可用損耗角正切tan，i

18、=來表征電介質(zhì)的損耗特性4.13女M可解釋復(fù)數(shù)形式的坡印廷定理中的各項的物理意義？復(fù)數(shù)形式坡印廷定理為：竽（E x H ） ds = -（T E 2 dv-j2 wv W卩 W名） 11 s-2'V-d-2式中W H = 一 口HW名£H分別是單位體積內(nèi)的磁損耗， 介電22損耗和焦耳熱損耗的平均值，式子右端兩項分別表示體積V內(nèi)的有功功率和無功功率，左端的面積是穿過閉合面S的復(fù)功率5.1什么是均勻平面波？平面波與均勻平面波有何區(qū)別？均勻平面波指電磁場的場矢量只沿它的傳播方向變化，與波傳播方向垂直的無限大平面內(nèi)，電場強度E和磁場強度H的方向、振幅和相位都不變。DA （ ?）等相面

19、是平面的波是平面波，在等相面上振幅不相等。均勻平面波是平面波的一種特殊情況。5.2波數(shù)是怎樣定義的？它與波長有什么關(guān)系？在2n的空間空間距離內(nèi)所包含的波長數(shù)，稱為波數(shù)，通常用k表示。k=2 n入5.3什么是媒質(zhì)的本征阻抗？自由空間中本征阻抗的值為多少？電場的振幅與磁場的振幅之比，具有阻抗的量綱故稱為波阻抗，通常用n表示，由于 n的值與媒質(zhì)參數(shù)有關(guān)，因此又稱為媒質(zhì)的本征阻抗。自由空間中本征阻抗值120 n（約377 ）歐。5.4電磁波的相速是如何定義的？自由空間中相速的值約為多少？電磁波的等相位面在空間中的移動速度稱為相位速度，簡稱相速。在自由空間中相速的值為3x10 8米每秒。5.5在理想介質(zhì)

20、中均勻平面波的相速是否與頻率有關(guān)？在理想介質(zhì)中，均勻平面波的相速與頻率無關(guān)，但與介質(zhì)參數(shù)有關(guān)。5.6在理想介質(zhì)中，均勻平面波有哪些特點？（1）電場E、磁場H與傳播方向ez之間互相垂直，是橫電波（TEM波）。（2 ）電場與磁 場的振幅不變。（3）波阻抗為實數(shù)，電場與磁場同相位。（4）電磁波的相速與頻率無關(guān)。（5）電場能量密度等于磁場能量密度。5.7在導(dǎo)電媒質(zhì)中，均勻平面波的相速與頻率是否有關(guān)？在導(dǎo)電媒質(zhì)中，均勻平面波的相速與頻率有關(guān)，在同一種導(dǎo)電煤質(zhì)中， 不同頻率的電磁波的相速是不同的。5.8在導(dǎo)電媒質(zhì)中均勻平面波的電場與磁場是否同相位？不相同5.9在導(dǎo)電媒質(zhì)中，均勻平面波具有哪些特點？（1）電

21、場E、磁場H與傳播方向ez之間互相垂直，是橫電波（TEM波）。（2）電場和磁場 的振幅成指數(shù)衰減。（3）波阻抗為復(fù)數(shù)，電場和磁場不同相位。（4）電磁波的相速和頻率有關(guān)。（5）平均磁場能量密度大于平均電場能量密度。5.10趨膚深度是如何定義的？它和衰減常數(shù)有何關(guān)系？表征電磁波的趨膚程度定義為電磁波幅值衰減為表面值的1/e（ 0.386 ）時電磁波所傳播的距離。趨膚深度 3=/a, a為衰減常數(shù)。5.11什么是良導(dǎo)體？它和普通導(dǎo)體有何不同？良導(dǎo)體指0/（）?1的媒質(zhì)。在良導(dǎo)體中，傳導(dǎo)電流起主要作用，位移電流的影響很小，可以忽略。5.12什么是波的極化？什么是線極化、圓極化和橢圓極化？由于電磁波的分

22、量振幅和相位不一定相同，因此在空間任意一點上，合成波電場矢量E的大小和方向會隨時間變化， 這種現(xiàn)象叫電磁波的極化。 電場強度矢量端點軌跡為直線時， 稱 為直線極化波，為圓時稱為圓極化波，為橢圓時稱為橢圓極化波5.13兩個互相垂直的線極化波疊加，在什么情況下，分別是：線極化波、圓極化波、橢圓極化波？電場的x分量和y分量相位相同或相差n時為直線極化波； 電場的x分量和y分量振幅相等、 相位相同或相差n /2時為圓極化波；電場的兩個分量振幅和相位都不相等時，合成波為橢圓極化波。5.14知道圓極化波是左旋還是右旋有何意義？如何判斷圓極化波是左旋還還是右旋？以左手大拇指朝向波的傳播方向，其余四指的轉(zhuǎn)向與

23、電場E的端點方向一致，則為左旋極化波；以右手大拇指朝向波的傳播方向，其余四指的轉(zhuǎn)向與電場E的端點方向一致，則為右旋極化波；5.15什么是群速？它和相速有何區(qū)別？包絡(luò)波上任一恒定相位點的推進(jìn)速度。相速無法描述由多頻率成分組成的信號在色散媒質(zhì)中的傳播速度。（這個對不對啊=）5.16什么是波的色散？何謂正常色散？何謂反常色散？電磁波相速隨頻率改變， 產(chǎn)生色散現(xiàn)象。:，即相速隨著頻率升高而減小， 此時V<VP,dvp> 0即群速小于相速，稱為正常色散。宀，即相速隨著頻率升高而增加，此時v> v,即群速大于于相速，稱為反常色散。5.17什么是法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)？產(chǎn)生的原因是什么？5.18直

24、線極化波能否在磁化等離子體中傳播?6.1試述反射系數(shù)和透射系數(shù)的定義，他們之間存在什么關(guān)系？反射波電場振幅 Erm與入射波電場振幅 Eim的比值為分界面上反射系數(shù)，用表示；透射波電場振幅Etm與入射波電場振幅 Eim的比值為分界面上透射系數(shù)，用T表示；1+ = T6.2什么是駐波？它和行波有何區(qū)別?合成波在空間中沒有移動，只是在原來的位置震動，這種波稱為駐波。行波在傳播過程中,合成波沿波傳播方向移動；駐波不發(fā)出電磁波能量的傳輸，行波發(fā)生。(=你猜對不)6.3什么情況下反射系數(shù)大于0,什么情況下反射系數(shù)小于0?n> n時，反射系數(shù) i>0, n<ni時，反射系數(shù) r<。6

25、.4均勻平面波向理想導(dǎo)體表面垂直入射時，理想導(dǎo)體外面的合成波有什么特點？電場強度按正弦規(guī)律變化，磁場強度按余弦規(guī)律變化；O2合成波為駐波，'為電場(2n + 1)為波節(jié)點，:為電場波腹點，磁場波節(jié)點是電場的波腹點，磁場的波腹點是電場的波節(jié)點和H的駐波在空間錯開 為/4，時間上錯開 n的相移。3駐波不發(fā)生能量傳輸。6.5均勻平面波垂直入射到兩種理想媒質(zhì)分界面，在什么情況下，分界面上的合成波電場為最大值？在什么情況下，分界面上的合成波電場為最小值？當(dāng)r>0 ,即n> n時， 處，合成波電場振幅最大，|E(z)| max=E m(i+ r),，*(2n +處合成波電場振幅最小，|

26、E(Z)| min=Eim(1- I)；當(dāng) <0，即 年<叩時，： 合成波電場振幅最大，| E(z)| max=E im(1- I),-處，合成波電場振幅最小，|E(Z)| min =E im (1+ 1；6.6 一個右旋極化波垂直入射到兩種媒質(zhì)分界面上，其反射波是什么極化波？6.7試述駐波比的定義，它和反射系數(shù)之間有何關(guān)系？s = l±l£!駐波比S是合成波電場強度的最大值與最小值之比。-6.8什么是波阻抗？什么情況下波阻抗等于媒質(zhì)的本征阻抗？定義平面波的波阻抗為Z=E/H，媒質(zhì)中傳輸TEM(橫電磁波)的時候波阻抗等于媒質(zhì)的本征阻抗(網(wǎng)上找的)6.9什么是相位

27、匹配條件？K1sin r=k1Sin i=k 2sin t稱為分界面上的相位匹配條件。6.10什么是反射定律和折射定律？反射定律（斯耐爾反射定律）：反射角等于入射角，i= r；折射定律（斯耐爾折射定律）win兔 心 nL=sin 服6.11什么是入射平面？什么是垂直極化入射波？什么是平行極化入射波？在斜入射的條件下，將入射波的波矢量與分界面法線矢量構(gòu)成的平面稱為入射平面。若入射波電場垂直于入射平面， 則成為垂直極化波； 若入射波電場平行于入射平面， 則稱為平行極 化波。6.12什么是全反射現(xiàn)象？在什么情況下會發(fā)生全反射現(xiàn)象？如何計算全反射的臨界角?透射波完全平行于分界面?zhèn)鞑シQ為全反射。當(dāng)1&g

28、t; 2且入射角不小于典=grain時發(fā)生全反射。臨界角為上邊那個式子= 6.13發(fā)生全反射時透射媒質(zhì)中是否存在電磁波？其特征是什么？存在。仍沿分界面方向傳播， 但振幅沿垂直于分界面的方向上按指數(shù)規(guī)律衰減，因此透射波主要存在于分界面附近，稱這種波為表面波。6.14什么是全透射現(xiàn)象？什么情況下會發(fā)生全透射現(xiàn)象？如何計算布儒斯特角？當(dāng)平面波從媒質(zhì)1入射到媒質(zhì)2時，若反射系數(shù)等于 0，則電磁功率全部透射到媒質(zhì)2，稱為全透射。入射角為布儒斯特角時發(fā)生全透射。布儒斯特角:6.15什么是表面波？在什么情況下均勻平面波透過媒質(zhì)分界面后會成為表面波?沿分界面方向傳播，振幅沿垂直分界面的方向上指數(shù)衰減，主要存在

29、于分界面附近的波叫表面波。均勻平面波透過媒質(zhì)發(fā)生全反射時，即入射角不小于臨界角罠=artflin I I 1 越,丿時,會稱為表面波。6.16圓極化波以布儒斯特角入射到兩種非磁性媒質(zhì)分界面上時，其反射波和透射波分別是什么極化波?6.17平行極化波斜入射到理想導(dǎo)體表面上時，理想導(dǎo)體外面的合成波具有什么特點?C合成波沿平行于分界面的方向傳播，其相速為 體表面的方向呈駐波狀態(tài)，而且合成波磁場在61 Up'-i!- (2合成波的振幅在垂直于導(dǎo)H7T-處達(dá)到最大值。O3合成波是非均勻平面波C在波的傳播方向上不存在磁場分量,但存在電場分量，故稱這種電磁波為橫磁波，簡稱TM波。6.18垂直極化波斜入

30、射到理想導(dǎo)體表面上時，理想導(dǎo)體外面的合成波具有什么特點？&Up合成波沿平行于分界面的方向傳播，其相速為：" - 1 合成波的振幅在垂直于導(dǎo)J17T體表面的方向呈駐波狀態(tài)， 而且合成波電場在 處為o。(合成波是非均勻平面波O4在波的傳播方向上不存在電場分量，但存在磁場分量，故稱這種電磁波為橫電波，簡稱TE波。7.1什么是導(dǎo)波系統(tǒng)？什么是均勻?qū)Рㄏ到y(tǒng)？導(dǎo)波系統(tǒng)：引導(dǎo)電磁波沿一定方向傳播的裝置。7.2寫出均勻?qū)Рㄏ到y(tǒng)中的縱向場分量與橫向場分量的關(guān)系?dEz dHzOxdyOEZdHz7.3寫出矩形波導(dǎo)中縱向場分量EzHz滿足的方程和邊界條件?fdE( dEj( dEjdx2 + d

31、y2 + dzzx=q = °Ej+ k2Ez = 0x=a-0l昆Jy = 0 = 0血|戸廠0邊界條件:2Hz + k2Hz = 0dHzdHz矽L-o=0,=0.dxx=a&y打7.4沿均勻波導(dǎo)傳播的波有哪三種基本形式?橫電波，又稱TEM波，無Ez分量和Hz分量；橫磁波又稱TM波，包含非零Ez分量，Hz=0 ； 橫電波又稱TE波，包含非零的Hz的分量，Ez=0。7.5波阻抗的定義是什么？平面波的波阻抗為 Z=E/H （網(wǎng)上找的）7.6試述均勻?qū)Рㄏ到y(tǒng)中的 TEM波TM波和TE波的傳播特性?7.7寫出a ©矩形波導(dǎo)中TM波和TE波的截止波數(shù)、截止頻率、相位常數(shù)、

32、波導(dǎo)波長、相 速度、波阻抗和傳播條件。7.8矩形波導(dǎo)中的波是否存在色散?7.9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？假如在波導(dǎo)內(nèi)存在 TEM波，由于磁場只有橫向分量，則磁力線應(yīng)在橫向平面內(nèi)閉合，這時要求波導(dǎo)內(nèi)存在縱向的傳導(dǎo)電流或位移電流。但是，因為是單導(dǎo)體波導(dǎo)， 其內(nèi)沒有縱向傳導(dǎo)電流。又因為TEM波縱向電場Ez=0 ,所以也沒有縱向的位移電流。7.10波導(dǎo)可否有一個以上的截止頻率？波導(dǎo)的截止頻率取決于什么因素？7.11什么是波導(dǎo)的主模？矩形波導(dǎo)、圓柱形波導(dǎo)和同軸波導(dǎo)的主模各是什么模式？相應(yīng)的 截止波長各是什么?主模是波導(dǎo)眾多傳輸模式中截止頻率最低的模式。矩形波導(dǎo)TEio

33、模，=2a，圓柱形波導(dǎo)TEii 模，=3.41a，同軸波導(dǎo) TEM 模： n(a+b )。7.12什么是模式簡并？矩形波導(dǎo)中的模式簡并和圓柱形波導(dǎo)中的模式簡并有何異同？由于相同的m、n組合，TMmn模和TEmn模的截止波數(shù)kcmn相同，這種情況叫模式簡并。 圓柱波導(dǎo)中存在模式的雙重簡并，其一，不同模式具有相同的截止波長，因此TEon模和TMln模存在模式簡并現(xiàn)象，這種簡并稱為E-H簡并，這和矩形波導(dǎo)中的模式簡并相同。其二，從TE波和TM波的場分量表示式可知，當(dāng)m工0時，對于同一個TM mn?；騎E mn模都有兩個場結(jié)構(gòu)，它們與坐標(biāo) ？的關(guān)系分別為sin m?和cos m?,這種簡并稱為極化簡并

34、，是圓 柱形波導(dǎo)中特有的。7.13試畫出矩形波導(dǎo)中的主模在三個坐標(biāo)截面上的場圖及管壁電流分布。7.14何謂分布參數(shù)？試寫出均勻傳輸線的電壓電流方程。7.15分別寫出已知終端電壓、電流和已知始端電壓電流條件下均勻傳輸線上的電壓電流分 布。7.16傳輸線特征阻抗的定義是什么？輸入阻抗的定義是什么？分別寫出終端短路、終端開路、/4、/2及Zl=Z。(負(fù)載阻抗等于特征阻抗)時無耗均勻傳輸線的輸入阻抗。傳輸線特征阻抗的定義： 傳輸線上行波電壓與行波電流之比。 傳輸線任意點的電壓與電流的 比值定義為該點沿像負(fù)載方向看去的輸入阻抗。終端短路：乙ns( )=jZ°tan 3。終端開路：z(町=空 為化乙no( )=jZ°cot 3。/4:。/2 :。Zl=Z0 (負(fù)載阻抗等于特征阻抗)：Zin ( )=Z 0 o7.17什么是反射系數(shù)？什么是駐波系數(shù)和行波系數(shù)？傳輸線上某點的反射波電壓與入射波電壓之比定義為該點的反射系數(shù)。傳輸線上電壓（電流）最大值與電壓（電流）最小值之比稱為電壓（電流）駐波系數(shù)。行波系數(shù)定義為駐波系數(shù)的倒數(shù) 7.18傳輸線有幾種工作狀態(tài)？相應(yīng)的條件是什么？有什么特點？傳輸線有三種工作狀態(tài)：O1行波狀態(tài)，條件：傳輸線上無反射波出現(xiàn)，只存在入射波，即傳 輸線負(fù)載阻抗等于特征阻抗。特點：沿線電壓電流振幅不變；