将时谐电磁场引入工程电磁场的意义_2018年电子科技大学光电信息学院813电磁场与电磁波考研仿真模拟五套题...

一、填空题

1． 趋肤深度δ等于电磁波能量的振幅衰减到_____所经过的距离。对同一电磁波，导体的电导率越大，其趋肤深度越_____。

【答案】表面值的1/e; 小

2． 在理想导体与介质分界面上，法线矢量由理想导体2指向介质1，则磁场满足的边界条件：_____, _____。 【答案】

3． 频率为

【答案】

【解析】由

趋肤深度

由良导体的本征阻抗

滞后于电场

4． 空气(介电常数 的均匀平面波在海水( 判断得知海水为良导体 计算可得。 得知在良导体中，磁场的相位)中传播时，其趋肤深度为_____m，且磁场强度与电场强度的相位差为_____。 )与电介质(介电常数)的分界面是的平面。在分界面上，已知空气中的电场强度

【答案】 则电介质中的电场强度为_____。 【解析】根据边界条件可知，电场强度在切向上是连续的，电位移在法向上是连续的。

二、判断题

5． 电磁波垂直入射至两种媒质分界面时，反射系数与透射系数

之间的关系为

( )

【答案】√

6． 在均匀极化的电介质中，极化电荷只能分布在电介质表面。( )

【答案】√

【解析】在电介质中，无论是位移极化还是取向极化，极化电荷在电介质内部都相互抵销，存在的极化电荷只分布在电介质表面。

7． 焦耳定律只适用于传导电流，不适应于运流电流。( ) 【答案】

8． 为了简化空间电位分布的表达式，总可以将电位参考点选择在无穷远处。( )

【答案】×

【解析】电位的参考点一般选择在无穷远处，具体情况不同，选择的参考点有所不同。

三、简答题

9． 简述【答案】和所表征的静磁场特性。 表明穿过任意闭合面的磁感应强度的通量等于0, 磁力线是无头无尾的闭合线。表明恒定磁场是有旋场，恒定电流是产生恒定磁场的旋涡源。

10．电位移矢量是如何定义的? 在国际单位制中它的单位是什么？

【答案】电位移矢量定义为：其单位是库仑/平方米。

11．时谐电磁场的复矢量是真实的场矢量吗？引入复矢量的意义何在？

【答案】复矢量并不是真实的场矢量，真实的场矢量是与之相应的瞬时矢量。

引入复矢量的意义在于在频率相同的时谐场中可很容易看出瞬时矢量场的空间分布。

12．趋肤深度是如何定义的？它与衰减常数有何关系？

【答案】趋肤深度定义为电磁波的幅值衰减为表面值的(或)时，电磁波所传播的距离，在工程上常用趋肤深度来表征电磁波的趋肤程度。趋肤深度与衰减常数成反比。

13．什么是波导的主模？矩形波导、圆柱形波导和同轴波导的主模各是什么模式？相应的截止波长各是什么？

【答案】截止频率最小，即截止波长最大的模式称为主模。 矩形波导的主模是

圆柱形波导的主模是截止波长为：

截止波长为：

同轴波导的主模是TEM 模，截止波长为无穷大。

14．写出麦克斯韦方程组的微分形式，讨论时变电磁场的特点，并且说明麦克斯韦方程组的意义所在。

【答案】麦克斯韦方程组：

时变电磁场的特点：①不仅电荷激发电场、电流激发磁场，变化的电场和磁场互为激发源； ②电场和磁场不再相互独立，它们构成一个不可分离的整体。

麦克斯韦方程组的意义：通过引入位移电流，构成了完整的麦克斯韦方程，由于空间任意点的电磁场扰动都会激发起新的扰动，从而形成电磁扰动的传播，所以方程本身则预言了电磁波的存在。

15．什么是法拉第旋转效应？产生的原因是什么？

【答案】电磁波的极化面在磁化等离子体内以前进方向为轴而不断旋转，这种现象称为法拉第旋转效应。产生法拉第旋转效应的原因：在磁化等离子体中，两个圆极化波的相速不等，合成波极化面以前进方向为轴不断旋转的现象。

16．波导可否有一个以上的截止频率？波导的截止频率取决于什么因素？

【答案】可以。波导的截止频率取决于波导尺寸、模式序号以及波导中填充的介质。

四、综合题

17．同轴线的内导体是半径为a 的圆柱，外导体是半径为b 的薄圆柱面，其厚度可忽略不计。内、 外导体间填充有磁导率分别为和的两种磁介质，如图所示。设同轴线中通过的电流为试求：

(1)同轴线中单位长度所储存的磁场能量；

(2)同轴线单位长度的自感。

图

【答案】(1)根据题意，取单位长度的同轴线为研究对象。由安培环路定理，有

得