電磁場(chǎng)與電磁波重要例題、習(xí)題復(fù)習(xí)資料_第1頁(yè)
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1、1電磁場(chǎng)與電磁波易考簡(jiǎn)答題歸納電磁場(chǎng)與電磁波易考簡(jiǎn)答題歸納1、什么是均勻平面電磁波?什么是均勻平面電磁波?答:平面波是指波陣面為平面的電磁波。均勻平面波是指波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)只沿波的傳播方向變化,而在波陣面內(nèi)和?E?H?E?H的方向、振幅和相位不變的平面波。2、電磁波有哪三種極化情況?簡(jiǎn)述其區(qū)別。電磁波有哪三種極化情況?簡(jiǎn)述其區(qū)別。答:(1)直線極化,同相位或相差;2)圓極化,同頻率,同振幅,相位相差或;(3)橢圓極化,振幅相位任?180?

2、90?270意。3、試寫出正弦電磁場(chǎng)的亥姆霍茲方程(即亥姆霍茲波動(dòng)方程的復(fù)數(shù)形式)試寫出正弦電磁場(chǎng)的亥姆霍茲方程(即亥姆霍茲波動(dòng)方程的復(fù)數(shù)形式),并說(shuō)明意義。,并說(shuō)明意義。答:,式中稱為正弦電磁波的波數(shù)。002222??????????HkHEkE???22?k意義:均勻平面電磁波在無(wú)界理想介質(zhì)中傳播時(shí),電場(chǎng)和磁場(chǎng)的振幅不變,它們?cè)跁r(shí)間上同相,在空間上互相垂直,并且電場(chǎng)、磁場(chǎng)、波的傳播方向三者滿足右手螺旋關(guān)系。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分量由媒質(zhì)決定

3、。4、寫出時(shí)變電磁場(chǎng)中麥克斯韋方程組的非限定微分形式,并簡(jiǎn)述其意義。寫出時(shí)變電磁場(chǎng)中麥克斯韋方程組的非限定微分形式,并簡(jiǎn)述其意義。答:?????????????????????????????????????????EHtHEtEJH)4(0)3()2()1(物理意義:A、第一方程:時(shí)變電磁場(chǎng)中的安培環(huán)路定律。物理意義:磁場(chǎng)是由電流和時(shí)變的電場(chǎng)激勵(lì)的。B、第二方程:法拉第電磁感應(yīng)定律。物理意義:說(shuō)明了時(shí)變的磁場(chǎng)激勵(lì)電場(chǎng)的這一事實(shí)。C、第

4、三方程:時(shí)變電場(chǎng)的磁通連續(xù)性方程。物理意義:說(shuō)明了磁場(chǎng)是一個(gè)旋渦場(chǎng)。D、第四方程:高斯定律。物理意義:時(shí)變電磁場(chǎng)中的發(fā)散電場(chǎng)分量是由電荷激勵(lì)的。5、寫出麥克斯韋方程組的微分形式或積分形式,并簡(jiǎn)述其意義。寫出麥克斯韋方程組的微分形式或積分形式,并簡(jiǎn)述其意義。答:(1)微分形式(2)積分形式物理意義:同第4題。6、寫出達(dá)朗貝爾方程,即非齊次波動(dòng)方程,簡(jiǎn)述其意義。寫出達(dá)朗貝爾方程,即非齊次波動(dòng)方程,簡(jiǎn)述其意義。答:,?????????JtAA

5、???222??????????????222t物理意義:激勵(lì),源激勵(lì),時(shí)變?cè)醇?lì)的時(shí)變電磁場(chǎng)在空間中以波動(dòng)方式傳播,是時(shí)變?cè)吹碾妶?chǎng)輻射過(guò)程。?J?A??7、寫出齊次波動(dòng)方程,簡(jiǎn)述其意義。寫出齊次波動(dòng)方程,簡(jiǎn)述其意義。答:,0222???????tHH??0222???????tEE??物理意義:時(shí)變電磁場(chǎng)在無(wú)源空間中是以波動(dòng)方式運(yùn)動(dòng),故稱時(shí)變電磁場(chǎng)為電磁波,且電磁波的傳播速度為:???1?p8、簡(jiǎn)述坡印廷定理,寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式及其物理

6、意義。簡(jiǎn)述坡印廷定理,寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式及其物理意義。答:(1)數(shù)學(xué)表達(dá)式:①積分形式:,其中,,稱為坡印廷矢量。???????????????????dEdEHtSdSS222)2121(?????HES?????????????????????????????????????DBtBEtDJH)4(0)3()2()1(??????????????????????????????????????????????qSdDldBSdtBld

7、ESdtDJldHSSSlsl)4(0)3()2()()1(3電場(chǎng)與磁場(chǎng)的振幅比,即本征阻抗:,電場(chǎng)能量密度:,磁場(chǎng)能量密度:?????yxHE221Ewe??22Hwm??二者滿足關(guān)系:emwEHHw????222222?????1414、試寫出麥克斯韋位移電流假說(shuō)的定義式,并簡(jiǎn)述其物理意義。、試寫出麥克斯韋位移電流假說(shuō)的定義式,并簡(jiǎn)述其物理意義。答:按照麥克斯韋提出的位移電流假說(shuō),電位移矢量對(duì)時(shí)間的變化率可視為一種廣義的電流密度,稱

8、為位移電流密度,即。物理意義:位移電流一樣可以激勵(lì)磁場(chǎng),即變化的電場(chǎng)可以激勵(lì)磁場(chǎng)。tDJd?????1515、簡(jiǎn)述什么是色散現(xiàn)象?什么是趨膚效應(yīng)?簡(jiǎn)述什么是色散現(xiàn)象?什么是趨膚效應(yīng)?答:在導(dǎo)電媒質(zhì)中波的傳播速度隨頻率變化,這種現(xiàn)象稱為色散現(xiàn)象。導(dǎo)電媒質(zhì)中電磁波只存在于表面,這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng),工程上常用穿透深度(m)表示趨膚程度,?16.16.相速度和群速度有什么區(qū)別和聯(lián)系?相速度和群速度有什么區(qū)別和聯(lián)系?答:區(qū)別:相速度是波陣面移動(dòng)

9、的速度,它不代表電磁波能量的傳播速度,也不代表信號(hào)的傳播速度。而群速度才是電磁波信號(hào)和電磁波能量的傳播速度。聯(lián)系:在色散媒質(zhì)中,二者關(guān)系為:,其中,為相速度,為群速度。在非色散媒質(zhì)中,相速度不隨頻?????ddppg??11p?g?率變化,群速度等于相速度。1717、寫出真空中安培環(huán)路定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,說(shuō)明它揭示的物理意義。、寫出真空中安培環(huán)路定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,說(shuō)明它揭示的物理意義。答:,它表明在真空中,磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意回路的環(huán)量等于真

10、空磁導(dǎo)率乘以與該回路相交鏈的電流的??????IldBC0?代數(shù)和。1818、寫出電荷守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,說(shuō)明它揭示的物理意義。、寫出電荷守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式,說(shuō)明它揭示的物理意義。dVtSdJVS??????????答:電荷守恒定律表明任一封閉系統(tǒng)的電荷總量不變。也就是說(shuō),任意一個(gè)體積內(nèi)的電荷增量必定等于流入這個(gè)體積的電荷量。1919、簡(jiǎn)述分界面上的邊界條件、簡(jiǎn)述分界面上的邊界條件答:(1)法向分量的邊界條件A、的邊界條件,若分界面

11、上,則?DSDDn???????)(210?S?0)(21??????DDnB、的邊界條件?B0)(21??????BBn(2)切向分量的邊界條件A、的邊界條件?E0)(21??????EEnB、的邊界條件,若分界面上,則?H???????SJHHn)(210??SJ0)(21??????HHn(3)理想導(dǎo)體()表面的邊界條件???,?????????????????????????????????????00)4(00)3(00)2(

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