《電磁場微波技術與天線》習題與答案

...wd......wd......wd...《電磁場微波技術與天線》習題與答案解析填空題：1、靜止電荷所產生的電場，稱之為_靜電場_；電場強度的方向與正電荷在電場中受力的方向__一樣_。2、電荷之間的相互作用力是通過電場發(fā)生的，電流與電流之間的相互作用力是通過磁場發(fā)生的。3、矢量場基本方程的微分形式是：和；說明矢量場的散度和旋度可以描述矢量場在空間中的分布和變化規(guī)律。4、矢量場基本方程的積分形式是：和；說明矢量場的環(huán)量和通量可以描述矢量場在空間中的分布和變化規(guī)律。5、矢量分析中的兩個重要定理分別是高斯定理和斯托克斯定理,它們的表達式分別是：和。6、靜電系統(tǒng)在真空中的基本方程的積分形式是：∮·d=q和·d=0。7、靜電系統(tǒng)在真空中的基本方程的微分形式是：和。8、鏡象法的理論依據是靜電場的唯一性定理?；痉椒ㄊ窃谒髨鲇虻耐獠糠胖苗R像電荷以等效的取代邊界外表的感應電荷或極化電荷。9、在兩種媒質分界面的兩側，電場的切向分量E1t－E2t＝_0__；而磁場的法向分量B1n－B2n＝__0__。10、法拉弟電磁感應定律的方程式為En=-，當dφ/dt>0時，其感應電流產生的磁場將阻止原磁場增加。11、在空間通信中，為了抑制信號通過電離層后產生的法拉第旋轉效應，其發(fā)射和接收天線都采用圓極化天線。12、長度為2h=λ/2的半波振子發(fā)射天線，其電流分布為：I〔z〕=Imsink〔h-|z|〕。13、在介電常數為的均勻各向同性介質中，電位函數為,則電場強度=。14、要提高天線效率，應盡可能提高其輻射電阻，降低損耗電阻。15、GPS接收機采用圓極化天線，以保證接收效果。選擇題：1、電荷只能在分子或原子范圍內作微小位移的物質稱為(D)。A.導體B.固體C.液體D.電介質2、一樣的場源條件下，真空中的電場強度是電介質中的(D)倍。A.ε0εr B.1/ε0εrC.εr D.1/εr3、微分形式的環(huán)路定律表達式為，其中的〔A〕。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．假設在真空中則是自由電流密度；在介質中則為束縛電流密度4、兩個載流線圈之間存在互感，對互感沒有影響的是〔A〕。A．線圈上的電流B．兩個線圈的相對位置C．線圈的尺寸D．線圈所在空間的介質5、A．回路運動B．磁場隨時間變化C．磁場分布不均勻D．同時選擇A和B6、導體電容的大小(C)。A.與導體的電勢有關 B.與導體所帶電荷有關C.與導體的電勢無關 D.與導體間電位差有關7、在邊界形狀完全一樣的兩個區(qū)域內的靜電場，滿足一樣的邊界條件，則兩個區(qū)域中的場分布〔C〕。A．一定一樣B．一定不一樣C．不能斷定一樣或不一樣8、兩相交并接地導體平板夾角為，則兩板之間區(qū)域的靜電場〔C〕。A．總可用鏡象法求出。B．不能用鏡象法求出。C．當且n為正整數時，可以用鏡象法求出。D．當且n為正整數時，可以用鏡象法求出。9、z＞0半空間中為ε=2ε0的電介質，z＜0半空間中為空氣，在介質外表無自由電荷分布。假設空氣中的靜電場為，則電介質中的靜電場為〔B〕。10、介電常數為ε的各向同性介質區(qū)域中，自由電荷的體密度為，這些電荷產生的電場為E=E〔x，y，z〕，下面表達式中始終成立的是〔C〕。11、關于均勻平面電磁場，下面的表達正確的選項是〔C〕。A．在任意時刻，各點處的電場相等B．在任意時刻，各點處的磁場相等C．在任意時刻，任意等相位面上電場相等、磁場相等D．同時選擇A和B12、用鏡像法電場邊值問題時，判斷鏡像電荷的選取是否正確的根據是〔D〕。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．同時選擇B和C13、一沿+z傳播的平面波，電場的復數形式為，則其極化方式是〔D〕。A．直線極化B．橢圓極化C．左旋圓極化D．右旋圓極化14、在兩種媒質的分界面上，假設分界面上存在傳導電流，則邊界條件為(B)。A.Ht不連續(xù)，Bn不連續(xù)B.Ht不連續(xù)，Bn連續(xù)C.Ht連續(xù)，Bn不連續(xù) D.Ht連續(xù)，Bn連續(xù)15、磁感應強度在某磁媒質中比無界真空中小，稱這種磁媒質是(B)。A.順磁物質 B.逆磁物質C.永磁物質 D.軟磁物質16、沿z軸方向傳播的均勻平面波，Ex=cos(ωt－kz－90°)，Ey=cos(ωt－kz－180°)，問該平面波是(B)。A.直線極化 B.圓極化C.橢圓極化 D.水平極化17、靜電場邊值問題的求解，可歸結為在給定邊界條件下，對拉普拉斯方程的求解，假設邊界形狀為圓柱體，則宜適用(B)。A.直角坐標中的別離變量法 B.圓柱坐標中的別離變量法C.球坐標中的別離變量法 D.有限差分法18、一樣尺寸和匝數的空心線圈的電感系數(C)鐵心線圈的電感系數。A.大于 B.等于C.小于 D.不確定于19、真空中均勻平面波的波阻抗為(D)。A.237Ω B.277ΩC.327Ω D.377Ω20、波長為1米的場源，在自由空間中的頻率(B)。A.30MHz B.300MHzC.3000MHz D.3MHz判斷題：在靜電場中電力線不是閉合的曲線，所以在交變場中電力線也是非閉合的曲線?！病痢掣鶕?gt;0處,E<0;Φ<0處,E>0;Φ=0處,E=0?！病痢澈愣妶鲋校娫磧炔看嬖趲靵鰣鯡和非庫侖場E‘，兩者的作用方向總是相反。〔√〕法拉第電磁感應定律反映了變化的磁場可以產生變化的電場?！病獭硨τ陟o電場問題，僅滿足給定的泊松方程和邊界條件，而形式上不同的兩個解是不等價的?！病痢?、電介質在靜電場中發(fā)生極化后，在介質的外表必定會出現束縛電荷。〔√〕7、均勻平面波的等相位面和等振幅面都是平面且相互重合?！病痢?、圓形載流線圈在遠處一點的磁場相當于一個磁偶極子的磁場?！病獭?、電磁波的電場強度矢量必與波的傳播方向垂直?！病痢?0、在理想導體與理想介質的分界面上，電場強度的切向分量是不連續(xù)的。〔×〕11、均勻平面波是一種在空間各點處電場強度相等的電磁波?！病痢?2、靜電場是有源無旋場，恒定磁場是有旋無源場。〔√〕13、位移電流是一種假設，因此它不能象真實電流一樣產生磁效應?！病痢?4、均勻平面波在理想媒質中的傳播時不存在色散效應，在損耗媒質中傳播時在色散效應?！病獭?5、天線輻射電阻越高，其輻射能力就越弱?！病痢硢柎痤}：寫出麥克斯韋方程組，并簡述其物理意義。答：麥克斯韋方程組的積分形式：麥克斯韋方程組的微分形式：每個方程的物理意義：(a)安培環(huán)路定理，其物理意義為分布電流和時變電場均為磁場的源。(b)法拉第電磁感應定律，表示時變磁場產生時變電場，即動磁生電。(c)磁場高斯定理，說明磁場的無散性和磁通連續(xù)性。(d)高斯定理，表示電荷為激發(fā)電場的源。2、簡述在無限大導電媒質中傳播的均勻平面電磁波的特征。答：導電介質中均勻平面電磁波性質：(1)電磁波為橫電磁波，電場E、磁場H與電磁波傳播方向n三者之間相互正交，且滿足右手螺旋關系；(2)媒質的特性阻抗為復數，電場E與磁場H之間存在相位差；(3)相速與頻率有關，損耗媒質為色散媒質，且電磁波為衰減的行波。3、簡述在無耗媒質中傳播的均勻電磁波的特征。答：理想介質均勻平面電磁波性質(1)電磁波為橫電磁波，電場E、磁場H與電磁波傳播方向n三者之間相互正交，且滿足右手螺旋關系；(2)媒質的特性阻抗為實數，電場E與磁場H同相；(3)為無衰減的行波?！?〕電磁波傳播的速度取決于媒質參數本身，與其他因素無關，在自由空間中其行進的速度等于光速。計算題1、一個有兩層介質〔，〕的平行板電容器，兩種介質的電導率分別為和，電容器極板的面積為S。當外加壓力為U時，求：=1\*GB2⑴電容器的電場強度；=2\*GB2⑵兩種介質分界面上外表的自由電荷密度；=3\*GB2⑶電容器的漏電導；=4\*GB2⑷當滿足參數是，問G/C=?(C為電容器電容)解：=1\*GB2⑴由，得，=2\*GB2⑵兩介質分界面的法線由1指向2 由，得==3\*GB2⑶由，知G===4\*GB2⑷=G/C=orQ(1,π/6)Q3orQ(1,π/6)Q3Q1Q2解：在如圖的極坐標系中，三個鏡像電荷的大小和位置分別為：Q1=-Q，位置：〔1,5π/6〕Q2=Q，位置：〔1,-5π/6〕Q3=-Q，位置：〔1,-π/6〕3、將一無窮大導體平板折成90°角并接地，兩點電荷Q1=Q2=5C位于角平分線上距離頂點1m和2m處，現欲運用鏡像法求兩點電荷所在區(qū)域內的場?！?〕請在圖中標出所有鏡像電荷的位置；ororQ1Q2Q6Q5Q3Q4Q7Q8π/4〔3〕請寫出各鏡像電荷的坐標。解：鏡像電荷Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8的電量分別為：Q3=Q4=Q5=Q6=-5C,Q7=Q8=5C各鏡像電荷的坐標分別為：Q3:(,),Q4:(,)Q5:(,),Q6:(,)Q7:(,),Q8:(,)4、假設半徑為a、電流為I的無線長圓柱導體置于空氣中，導體的磁導率為，求導體內、外的磁場強度H和磁通密度B。解：〔1〕導體內：0<a由安培環(huán)路定理，===