电磁场及电磁波模拟题

电磁场及电磁波模拟题

第一套

一.简述(30分)

1. 波的极化现象及其分类 2. 导体－空气边界条件

3. 由静电场基本方程说明静电场分布的形态和场源关系 4. 正弦均匀平面波在理想介质中的传播特点 5. 媒质的分类 6. 布儒斯特角

二.写出非限定微分形式的麦克斯韦方程组，阐明其物理意义。(15分) 三.已知圆环形铁芯内半径为a，中心轴线半径为r0，环的横截面为矩形，尺寸为d×h，且a>>h，线圈匝数为N，通以电流I，求环中的B、H和?。(15分)

四.已知自由空间中E?axE0sin(?t?kz)，试判断此电磁波的传播方向、计算其H的量值和相速vp。（15分）

五.电磁波在如图所示的两导体平板（z=0,z=d）所限定的空气中传播，已知

E?azE0cos(?zd)cos(?t?kxx)，式中kx为常数，求⑴波的磁场分量，⑵验

证波满足边界条件，⑶求两导体表面的面电荷和面电流分布。（15分）

六.平行极化波和垂直极化波斜入射到理想介质表面时，会产生哪些物理效应？分别用本征阻抗和波阻抗表示出传输系数和反射系数。（10分）

答案：

7. 一、波的极化现象及其分类

1、 电场的变化，线极化、圆极化、椭圆极化

2导体－空气边界条件

2、 Ht?Js，Et?0，Bn?0，En??s ?03由静电场基本方程说明静电场分布的形态和场源关系

3、 ??D??,??E?0,发散场，自由电荷激发

4正弦均匀平面波在理想介质中的传播特点

4、TEM；同相；振幅不变；电场磁场振幅之比为本征阻抗，只与媒质有关；电场能量密度等于磁场能量密度

5媒质的分类

5、 理想导体；良导体；半导电介质；低损耗介质；理想介质

6布儒斯特角

6、平行极化波斜入射发生全折射现象时的入射角

二.写出非限定微分形式的麦克斯韦方程组，阐明其物理意义。(15分)

二、??H?J??D?B,??E??,??B?0,??D??；变化的电场及电流激发涡?t?t旋状磁场；变化的磁场激发涡旋状电场；磁场为无散场；自由电荷激发发散状电场

三.已知圆环形铁芯内半径为a，中心轴线半径为r0，环的横截面为矩形，尺寸为d×h，且a>>h，线圈匝数为N，通以电流I，求环中的B、H和?。(15分)

三、B??H?a??NI2?r0，???NIdh 2?r0四.已知自由空间中E?axE0sin(?t?kz)，试判断此电磁波的传播方向、计算其H的量值和相速vp。（15分）

四、Z方向，H?ay?E0cos(?t?kz)，vp???1?k??

五.电磁波在如图所示的两导体平板（z=0,z=d）所限定的空气中传播，已知

E?azE0cos(?zd)cos(?t?kxx)，式中kx为常数，求⑴波的磁场分量，⑵验

证波满足边界条件，⑶求两导体表面的面电荷和面电流分布。（15分）

五、H??ay

?zE0cos()cos(?t?kxx)； ?0?dkx验证Et?0,Bn?0，故满足边界条件； z=0处，?s??0E0cos(?t?kxx),Js?axkx?0?kxE0cos(?t?kxx)，

z=d处，?s???0E0cos(?t?kxx),Js?ax?0?E0cos(?t?kxx)

六.平行极化波和垂直极化波斜入射到理想介质表面时，会产生哪些物理效

应？分别用本征阻抗和波阻抗表示出传输系数和反射系数。（10分）

六、反射和折射，

T∥＝2Z22?2cos???Z?Z1?2cos?????1cos?； ?，R∥＝2?????Z2?Z1?1cos?＋?2cos?Z2?Z1?1cos?＋?2cos?

2Z22?2sec???Z2?Z1?2sec?????1sec? T?＝?，R?＝?Z2?Z1?1sec?＋?2sec???Z2?Z1?1sec?＋?2sec???

第二套

一、

8. 波的色散失真现象及其原因

1、 不同频率的波相速不同，导致波包失真

2坡印廷矢量及坡印廷定理

2、S?E?H,坡印廷矢量流入闭合面的通量等于闭合面内电磁能量的增

加率和焦耳损耗功率

3由恒定磁场基本方程说明恒定磁场分布的形态和场源关系

3、 ??B?0,??H?J；涡旋场，电流激发

4正弦均匀平面波在有耗媒质中的传播特点

4、TEM；不同相；振幅衰减；电场磁场振幅之比为本征阻抗，只与媒质有关，为复数；电场能量密度小于磁场能量密度

5达朗贝方程及其物理意义

?2A?2??24、 ?A???2???J,?????2??；电磁场由电流源和电荷源激

??t?t2发产生

6极化滤除效应及其产生的条件

6、任意极化波以布儒斯特角入射时，反射波中只有垂直极化波的现象 二、写出非限定积分形式的麦克斯韦方程组，阐明其物理意义。(15分)

?H?dl??(J?ls?D?B变化的电)?dS,?E?dl????dS,?B?dS?0,?D?dS?q；

lsSS?t?t场及电流激发涡旋状磁场；变化的磁场激发涡旋状电场；磁场为无散场；自由电荷激发

发散状电场

三、已知园环形铁芯内半径为a，中心轴线半径为r0，环的横截面为矩形，尺

寸为d×h，且a>>h，μ>>μ0,线圈匝数为N，通以电流I，求环中的B、?和线圈的L。(15分)

?NIB?a?2?r0?NI?N2，??dh，L?dh

2?r02?r0四、已知自由空间中E?azE0sin(?t?kx)，试判断此电磁波的传播方向、计

算其H的量值和相速vp。（15分）

X方向，H??ay?E0sin(?t?kx)，vp???1?k??

五、电磁波在如图所示的两导体平板（z=0,z=d）所限定的空气中传播，已知

E?azE0cos(?zd)cos(?t?kxx)，式中kx为常数，求：

（1）波的磁场分量；（2）求两导体表面的面电荷和面电流分布。（15分）

解：

H??ayE0cos()cos(?t?kxx)； ?0?dkxkx?zz=0处，?s??0E0cos(?t?kxx),Js?ax?0?kxE0cos(?t?kxx)，

z=d处，?s???0E0cos(?t?kxx),Js?ax?0?E0cos(?t?kxx)

六、电磁波垂直入射到理想介质表面时，会产生哪些物理效应？其传输系数

和反射系数为多少？传输系数和反射系数有何关系？（10）

解：

反射和折射，T＝2?2???1； ，R＝2?1＋?2????1＋?2 T＝1?R

第三套

一、1、试写出向?z方向传播的、x方向极化的均匀正弦平面波的波函数。

????1.E?axEmcos(?t??z??) H??ay(Em?)cos?(t??z??)

2、有一y方向极化的均匀正弦平面波向z方向传播，写出正弦电磁波满足的波动方程并说明电磁波的相速度vp与哪些因素有关。

2.?Ey?kEy?0,?Hx?kHx?0,k??理想介质中vp??k?1222222??

?? ；导电媒质中vp还和频率有关

3、坡印廷定理的数学表达式为：

????11??E?H?dS??(?H2??E2)d????E2d? s??t?22

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8yod.html