最新18春西南大学[1081]《电磁场与电磁波》作业标准答案

主观题
1、均匀平面波
参考答案：
是指电场和磁场矢量只沿着传播
方向变化，在与波的传播方向垂
直的无限大平面内，电场和磁场
的方向、振幅、相位保持不变的
波。

2、电导
参考答案：
3、趋肤效应
参考答案：
高频率电磁波进入良导体后，由于其电导率一般在107S/m量级，所以电磁波在良导体中衰减极快，往往在微米量级的距离内就衰减得近于零了。

因此高频电磁场只能存在于良导体表面的一个薄层内，这种现象称为趋肤效应。

4、坡印廷矢量
参考答案：
5、基尔霍夫电流定律
参考答案：
在任意时刻，流入一个结点的电流的代数和为零。

6、电磁波的极化
参考答案：
把电场强度的方向随时间变化的方式称为电磁波的极化，根据电场强度矢量末端的轨迹形状，电磁波的极化分为线极化、圆极化、椭圆极化三类。

7、电荷守恒定律
参考答案：
一个孤立系统的电荷总量是保持不变的，也就是说，在任何时刻，不论发生什么变化，系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变；或者说如果孤立系统中某处在一个物理过程中产生或消灭了某种符号的电荷，那么必有等量的异号电荷伴随产生或消灭；如果孤立系统中电荷总量增加或减少，必有等量的电荷进入或离开该孤立系统。

8、反射定律
参考答案：
入射角等于反射角。

9、TEM波
参考答案：
TEM波也称横电磁波，这种导波没有纵向场量Ez和Hz，要使TEM波存在，则其电场和磁场都必须分布在与传播方向垂直的横截面内。

10、位移电流
参考答案：
位移电流同传导电流一样，具有激发磁场这一物理本质，但其它方面截然不同。

真空中的位移电流仅对应于电场变化，不伴有电荷运动，且不产生焦耳热。

在电介质中虽会产生热效应，但与传导电流通过导体产生的焦耳热不同，它遵从完全不同的规律。

11、垂直极化波、水平极化波
参考答案：
极化方向与入射面垂直的线极化波称为垂直极化波；极化方向在入射面内线极化波称为垂直极化波。

12、标量、矢量
参考答案：
只有大小没有方向的量叫标量；既有大小又有方向的量叫矢量。

13、欧姆定律
参考答案：
14、天线的增益系数
参考答案：
天线的增益系数是指在相同的输入功率时，天线在其最大辐射方向上远区某点的辐射功率密度与理想无方向性天线在同一点产生的辐射功率密度之比，用符号G表示。

15、库仑定律
参考答案：
库仑定律可表述为：真空中任意两个静止点电荷和之间作用力的大小与两个电荷的电荷量成正比，与两个电荷距离的平方成反比；作用力的方向沿两个电荷的连线方向，同性电荷相斥，异性电荷相吸。

16、分离变量法
参考答案：
分离变量法就是把一个多变量的函数表示成几个单变量函数的乘积，使该函数的偏微分方程可分解为几个单变量的常微分方程的方法。

17、叠加原理
参考答案：
空间中N个静止点电荷在某点激发的电场强度，等于各点电荷单独在该点产生的电场强度的叠加。

18、安培环路定律
参考答案：
在恒定电流的磁场中，磁场强度沿任何闭合路径的线积分等于该路径所包围的电流。

19、计算题-12.docx
参考答案：
∮
20、计算题-24.docx 参考答案：
21、计算题-18.docx 参考答案：
22、计算题-13.docx 参考答案：
23、计算题-26.docx 参考答案：
24、计算题-15.docx 参考答案：
25、计算题-5.docx 参考答案：
26、计算题-25.docx 参考答案：
27、计算题-20.docx 参考答案：
28、计算题-6.docx 参考答案：
29、计算题-16.docx 参考答案：
30、计算题-19.docx 参考答案：
31、计算题-14.docx 参考答案：
32、计算题-10.docx 参考答案：
33、计算题-11.docx 参考答案：
34、计算题-17.docx 参考答案：
35、计算题-27.docx
参考答案：
36、计算题-28.docx 参考答案：
37、计算题-9.docx 参考答案：
38、计算题-21.docx 参考答案：
39、计算题-22.docx 参考答案：
40、计算题-8.docx 参考答案：
41、计算题-23.docx 参考答案：
42、计算题-7.docx 参考答案：
43、计算题-4.docx 参考答案：
44、导行波的传播模式是哪三种，各自的纵向场量、电磁场的分布有什么特点。

参考答案：
45、阐述分离变量法的具体内容。

参考答案：
分离变量法就是把一个多变量的函数表示成几个单变量函数的乘积，使该函数的偏微分方程可分解为几个单变量的常微分方程的方法。

46、麦克斯韦方程组高度概括了宏观电磁现象的基本规律，请写出麦克斯韦方程组的微分形式。

参考答案：
47、解释趋肤效应及其产生的原因。

参考答案：
高频率电磁波进入良导体后，由于其电导率一般在107S/m量级，所以电磁波在良导体中衰减极快，往往在微米量级的距离内就衰减得近于零了。

因此高频电磁场只能存在于良导体表面的一个薄层内，这种现象称为趋肤效应。

48、
解释趋肤效应及其产生的原因。

参考答案：
答案：
高频率电磁波进入良导体后，由于其电导率一般在107S/m量级，所以电磁波在良导体中衰减极快，往往在微米量级的距离内就衰减得近于零了。

因此高频电磁场只能存在于良导体表面的一个薄层内，这种现象称为趋肤效应。

49、
阐述引入理想导体的作用是什么？
参考答案：
答案：
理想导体实际上是不存在的，但它却是一个非常有用的概念。

因为在实际问题中常把电导率很大的导体视为理想导体。

通常金属表面可以用理想导体表面代替，使边界条件变得简单，从而简化边值问题的分析。

50、阐述任意理想介质中均匀平面电磁波的传播特性。

参考答案：
51、斜入射的均匀平面波可以分解为哪两个正交的线极化波？
参考答案：
斜入射的均匀平面波都可以分解为两个正交的线极化波:一个极化方向与入射面垂直，称为垂直极化波;另一个极化方向在入射面内，称为平行极化波。

52、分析线极化均匀平面电磁波从空气媒质向无限大理想导体分界面垂直入射时，在空气媒质中形成的反射电磁波具有驻波特性。

参考答案：
53、麦克斯韦方程组高度概括了宏观电磁现象的基本规律，请根据微分形式的麦克斯韦方程组，简述时变电磁场的基本特性。

参考答案：
由微分形式的麦克斯韦方程组可知，时变电磁场中的时变电场是有旋有散的，时变磁场是有旋无散的，由于二者不可分割，可以认为时变电磁场是有旋有散场。

在电荷和电流均不存在的无源区域，电场线和磁场线相互铰链，自行闭和，在空间形成电磁波。

54、阐述天线分类中的任意三种分类方式。

参考答案：
（a）按用途可分为通信天线、广播电视天线、雷达天线等。

（b）按工作性质可分为接收天线和发射天线两大类。

（c）按其辐射方向可分为全向和定向天线。

（d）按天线的使用波长可分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线。

（e）按辐射元的类型来分，又可将天线分为线天线和面天线。

55、阐述天线分类中的任意三种分类方式。

参考答案：
（a）按用途可分为通信天线、广播电视天线、雷达天线等。

（b）按工作性质可分为接收天线和发射天线两大类。

（c）按其辐射方向可分为全向和定向天线。

（d）按天线的使用波长可分为长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线。

（e）按辐射元的类型来分，又可将天线分为线天线和面天线。

56、矩形波导的传播特性参数有哪些。

参考答案：
传播常数、截止频率、相速度、群速度、波导波长、波阻抗等。

57、麦克斯韦方程组高度概括了宏观电磁现象的基本规律，请写出麦克斯韦方程组的积分形式。

参考答案：
58、电磁波在矩形波导中传播，其电磁波频率必须小于该矩形波导的工作截止频率，请写出矩形波导的截止频率表达式，并分析矩形波导能否传播大于工作截止频率的电磁波。

参考答案：
59、唯一性定理是多种方法求解场的边值问题的理论依据，阐述唯一性定理是什么，对于场的求解有什么方便之处。

参考答案：
唯一性定理是多种方法求解场的边值问题的理论依据。

定理表明：对于任意静电场，当整个边界上的边界条件如位函数（或边界上位函数的法向导数）已知时，空间各部分的场就被唯一地确定了与求解它的方法无关。

即拉普拉斯方程有唯一的解。

利用唯一性定理，在求解一些较难的场解时，可以采用灵活的方法，甚至猜测解的形式，只要该解能够满足给定边界条件的泊松方程或拉普拉斯方程，这个解就是正确的。

60、阐述引入理想导体的作用是什么。

参考答案：
理想导体实际上是不存在的，但它却是一个非常有用的概念。

因为在实际问题中常把电导率很大的导体视为理想导体。

通常金属表面可以用理想导体表面代替，使边界条件变得简单，从而简化边值问题的分析。