《電磁場微波技術(shù)與天線》習(xí)題參考答案

《電磁場微波技術(shù)與天線》習(xí)題及參考答案之阿布豐王創(chuàng)作填空題：1、靜止電荷所發(fā)生的電場，稱之為_靜電場_；電場強(qiáng)度的方向與正電荷在電場中受力的方向__相同_。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更規(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更規(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(dá)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(jù)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鴻溝概況的感應(yīng)電荷或極化電荷。9、在兩種媒質(zhì)分界面的兩側(cè)，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(yīng)定律的方程式為En=-，當(dāng)dφ/dt>0時，其感應(yīng)電流發(fā)生的磁場將阻止原磁場增加。11、在空間通信中，為了克服信號通過電離層后發(fā)生的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，其發(fā)射和接收天線都采取圓極化天線。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(shù)為的均勻各向同性介質(zhì)中，電位函數(shù)為,則電場強(qiáng)度=。14、要提高天線效率，應(yīng)盡可能提高其輻射電阻，降低損耗電阻。15、GPS接收機(jī)采取圓極化天線，以包管接收效果。選擇題：1、電荷只能在分子或原子范圍內(nèi)作微小位移的物質(zhì)稱為(D)。2、相同的場源條件下，真空中的電場強(qiáng)度是電介質(zhì)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(dá)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．若在真空中則是自由電流密度；在介質(zhì)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(zhì)5、A．回路運(yùn)動B．磁場隨時間變更C．磁場分布不均勻D．同時選擇A和B6、導(dǎo)體電容的大小(C)。7、在鴻溝形狀完全相同的兩個區(qū)域內(nèi)的靜電場，滿足相同的鴻溝條件，則兩個區(qū)域中的場分布（C）。A．一定相同B．一定不相同C．不克不及斷定相同或不相同8、兩相交并接地導(dǎo)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．不克不及用鏡象法求出。C．當(dāng)且n為正整數(shù)時，可以用鏡象法求出。D．當(dāng)且n為正整數(shù)時，可以用鏡象法求出。9、z＞0半空間中為ε=2ε0的電介質(zhì)，z＜0半空間中為空氣，在介質(zhì)概況無自由電荷分布。若空氣中的靜電場為，則電介質(zhì)中的靜電場為（B）。10、介電常數(shù)為ε的各向同性介質(zhì)區(qū)域中，自由電荷的體密度為，已知這些電荷發(fā)生的電場為E=E（x，y，z），下面表達(dá)式中始終成立的是（C）。11、關(guān)于均勻平面電磁場，下面的敘述正確的是（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(jù)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．鴻溝條件是否堅持不變D．同時選擇B和C13、一沿+z傳播的平面波，電場的復(fù)數(shù)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(zhì)的分界面上，若分界面上存在傳導(dǎo)電流，則鴻溝條件為(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(yīng)強(qiáng)度在某磁媒質(zhì)中比無界真空中小，稱這種磁媒質(zhì)是(B)。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)。17、靜電場邊值問題的求解，可歸結(jié)為在給定鴻溝條件下，對拉普拉斯方程的求解，若鴻溝形狀為圓柱體，則宜適用(B)。18、相同尺寸和匝數(shù)的空心線圈的電感系數(shù)(C)鐵心線圈的電感系數(shù)。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。（×）根據(jù)，Φ>0處,E<0;Φ<0處,E>0;Φ=0處,E=0。（×）恒定電場中，電源內(nèi)部存在庫侖場E和非庫侖場E‘，兩者的作用方向總是相反。（√）法拉第電磁感應(yīng)定律反映了變更的磁場可以發(fā)生變更的電場。（√）對于靜電場問題，僅滿足給定的泊松方程和鴻溝條件，而形式上分歧的兩個解是不等價的。（×）6、電介質(zhì)在靜電場中發(fā)生極化后，在介質(zhì)的概況肯定會出現(xiàn)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。（×）8、圓形載流線圈在遠(yuǎn)處一點的磁場相當(dāng)于一個磁偶極子的磁場。（√）9、電磁波的電場強(qiáng)度矢量必與波的傳播方向垂直。（×）10、在理想導(dǎo)體與理想介質(zhì)的分界面上，電場強(qiáng)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(qiáng)度相等的電磁波。（×）12、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(shè)，因此它不克不及象真實電流一樣發(fā)生磁效應(yīng)。（×）14、均勻平面波在理想媒質(zhì)中的傳播時不存在色散效應(yīng)，在損耗媒質(zhì)中傳播時在色散效應(yīng)。（√）15、天線輻射電阻越高，其輻射能力就越弱。（×）問答題：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(yīng)定律，暗示時變磁場發(fā)生時變電場，即動磁生電。(c)磁場高斯定理，標(biāo)明磁場的無散性和磁通連續(xù)性。(d)高斯定理，暗示電荷為激發(fā)電場的源。2、簡述在無限大導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播的均勻平面電磁波的特征。答：導(dǎo)電介質(zhì)中均勻平面電磁波性質(zhì)：(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(guān)系；(2)媒質(zhì)的特性阻抗為復(fù)數(shù)，電場E與磁場H之間存在相位差；(3)相速與頻率有關(guān)，損耗媒質(zhì)為色散媒質(zhì)，且電磁波為衰減的行波。3、簡述在無耗媒質(zhì)中傳播的均勻電磁波的特征。答：理想介質(zhì)均勻平面電磁波性質(zhì)(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(guān)系；(2)媒質(zhì)的特性阻抗為實數(shù)，電場E與磁場H同相；(3)為無衰減的行波。（4）電磁波傳播的速度取決于媒質(zhì)參數(shù)自己，與其他因素?zé)o關(guān)，在自由空間中其行進(jìn)的速度等于光速。計算題1、一個有兩層介質(zhì)（，）的平行板電容器，兩種介質(zhì)的電導(dǎo)率分別為和，電容器極板的面積為S。當(dāng)外加壓力為U時，求：=1\*GB2⑴電容器的電場強(qiáng)度；=2\*GB2⑵兩種介質(zhì)分界面上概況的自由電荷密度；=3\*GB2⑶電容器的漏電導(dǎo)；=4\*GB2⑷當(dāng)滿足參數(shù)是，問G/C=?(C為電容器電容)解：=1\*GB2⑴由，得，=2\*GB2⑵兩介質(zhì)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(biāo)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(dǎo)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(xiàn)欲運(yùn)用鏡像法求兩點電荷所在區(qū)域內(nèi)的場。（1）請在圖中標(biāo)出所有鏡像電荷的位置；ororQ1Q2Q6Q5Q3Q4Q7Q8π/4（3）請寫出各鏡像電荷的坐標(biāo)。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(biāo)分別為：Q3:(,),Q4:(,)Q5:(,),Q6:(,)Q7:(,),Q8:(,)4、若半徑為a、電流為I的無線長圓柱導(dǎo)體置于空氣中，已知導(dǎo)體的磁導(dǎo)率為，求導(dǎo)體內(nèi)、外的磁場強(qiáng)度H和磁通密度B。解：（1）導(dǎo)體內(nèi)：0<a由安培環(huán)路定理，===所以，，，，（2）導(dǎo)體外：a<+