《工程电磁场导论》练习题及答案

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工程电磁场导论课后答案

工程电磁场导论课后答案【篇一：工程电磁场导论习题课南京理工大学】图示真空中有两个半径分别为r1和r2的同心导体球壳，设内、外导体球壳上分别带有净电荷q1和q2，外球壳的厚度忽略不计，并以无穷远处为电位参考点，试求：(1）导体球壳内、外电场强度e的表达式；(2）内导体球壳(r?r1)的电位?。

2.真空中有一个半径为3cm的无限长圆柱形区域内，有体密度 ??10 mcr?3cm, r?4cm处m均匀分布的电荷。

求：r?2cm,3的电场强度e。

3.内导体半径为2cm和外导体的内半径为4cm的球形电容器，其间充满介电常数??2r的电介质。

设外导体接地，而内导体带电，试求电容器介质内某点电位为内导体电位的一半时，该处的?值。

?afm4.一同轴线内圆柱导体半径为a，外圆柱导体半径为b，其间填充相对介电常数?r?质，当外加电压为u(外导体接地）时，试求：(1)介质中的电通密度（电位移）d和电场强度e的分布； (2)介质中电位?的分布；5. 图示空气中一输电线距地面的高度h?3m，输电线的半径为a?5mm，输电线的的介轴线与地面平行，旦对地的电压为u?3000v，试求地面上感应电荷分布的规律。

(?0?8.85?10?12fm)h6. 已知半径为r的无限长中空半圆柱面，均匀带电，电荷面密度为?0，则在其轴线上产生的电场强度为ey???0??0ey。

一个带有均匀分布的电荷体密度为?0的半圆柱，半径也为r，问它在轴线上产生的电场强度是多少？7. 下图所示空气中一根长直细导线(截面可忽略不计），单位长度所带电荷量为?，平行放置于一块无限大导体平板上方，并与一块半无限大瓷介质(?2?4?0)相邻，且已知长直细导线到导体平板与瓷介质的距离均为d，画出求解空气中电场时，所需镜像电荷的个数、大小和位置(不要求解出电场）。

半无8. 长直圆柱形电容器内外导体的半径分别为r1、r3，其间充满介电常数分别为?1、?2的两种介质,其分界面是半径为r2的圆柱面，若内导体单位长度带电荷量?q，外导体内表面单位长度所带电荷量? q，且外导体接地，如图所示，请写出两种介质区域内电位函数所满足的微分方程和边界条件。

工程电磁场导论课后答案

2.真空中有一个半径为3cm的无限长圆柱形区域内，有体密度 ??10 mcr?3cm, r?4cm处m均匀分布的电荷。

求：r?2cm,3的电场强度e。

3.内导体半径为2cm和外导体的内半径为4cm的球形电容器，其间充满介电常数??2r的电介质。

设外导体接地，而内导体带电，试求电容器介质内某点电位为内导体电位的一半时，该处的?值。

(?0?8.85?10?12fm)h6. 已知半径为r的无限长中空半圆柱面，均匀带电，电荷面密度为?0，则在其轴线上产生的电场强度为ey???0??0ey。

《工程电磁场》习题答案

2

r' R
(
R d
)
2
4 R
d
R
2
8-1 一个空气介质的电容器，若保持板极间电压不变，向电容器的板极间注满介电常数为
4 0 的油，问注油前后电容器中的电场能量密度将如何改变？若保持电荷不变，注油前
后电容器中的电场能量密度又将如何改变？解：
c E
s
d U d
D E c Q U we 1 1 D E E 2 2

1 br u 0 ih 2
) dr a b ln ac bc )
0
u 0 ih 2 u 0 ih 2
ar br
(ln
a (b c ) b(a c)
u 0 whI cos wt b(a c) a (b c )

d dt
m
2
ln
6-4 如题 6-4 图所示，一半径为 R 的接地体球，过球面上一点 P 作球面的切线 PQ,在 Q 点放置点电荷 q，求 P 点的电荷面密度，解：
E
0

2 0 r
2-8 解： E 2 r
E
r
2
0

E
r 2 0

2 0
R r

2 0
d
2-15 解：电场切向连续，电位移矢量法向连续
E 2 x 2 0, E 2 y 1 0, D 2 z 5 0 r 0
JD D t E t
U m
d
w cos wt
2 rH r J D r
2 2
wU
d
m

工程电磁场工程电磁场试卷(练习题库)(2023版)

工程电磁场工程电磁场试卷（练习题库）1、场2、力线3、通量4、环量5、旋度6、高斯散度定理7、斯托克斯定理8、亥姆霍兹定理9、电流元10、电偶极子11、电位移矢量12、电位函数13、电解质的极化14、极化强度15、静电力16、自感17、镜像法18、坡印廷矢量19、平面电磁波20、均匀平面电磁波21、相位常数22、偏振23、相速24、群速25、色散煤质26、关于有限区域内的矢量场的亥姆霍兹定理，下列说法中正确的是O27、两个载流线圈之间存在互感，对互感没有影响的是O28、以下关于时变电磁场的叙述中，正确的是O29、两个相互平行的导体平板构成一个电容器，与电容无关的是O30、用镜像法求解静电场边值问题时，判断镜像电荷设置是否正确的依据是O31、电磁波的右旋极化和左旋极化分别指电场强度矢量的旋转方向和波的传播方向间满足右手螺旋关系和左手螺旋关系32、一封闭曲面的电场强度通量为零，则在封闭面上的场强一定处处为零。

33、电磁波在界面处的反射系数指反射电磁波的电场强度振幅与入射区域内的总电场强度振幅之比。

34、电磁场矢量的本构关系反映了不同电磁特性的介质对电磁场有着不同的影响。

35、引入电磁场的复数表示，是为了在电磁场的分析过程中简化数学处理, 它并不反映任何实质性的物理考虑。

36、电荷在静电场中沿闭合路线移动一周时，电场力作功一定为零。

则电流元在磁场中沿闭合路线移动一周时，磁场力37、一小电流回路，不论是在产生磁场方面，还是在磁场中受力方面都等效于一个磁偶极子。

38、如果天线上的电流幅值一定，则天线的辐射电阻越大，它的辐射功率就越小。

39、某电磁场是感应电磁场还是辐射电磁场，判断的标准是看其平均能流密度是否为零。

40、静止电荷产生的电场，称之为O场。

它的特点是有散无旋场，不随时间变化。

41、高斯定律说明静电场是一个O场。

42、安培环路定律说明磁场是一个O场。

43、电流密度是一个矢量，它的方向与导体中某点的O的运动方向相同。

工程电磁场导论测试附答案

工程电磁场导论测试附答案工程电磁场一、填空题1、电荷的周围，存在着一种特殊形式的物质，称为。

2、实验表明，实体物质的存在必将影响和改变在无限大真空中引起的静电场的分布。

3、在导电媒质（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流称为。

4、电导的定义是流经与导电媒质两端电压之比。

5、我们将跨步电压超过达到对生命产生危险程度的范围称为危险区。

6、实验表明磁感应线是，既无始端又无终端。

7、磁通连续性原理和安培环路定律表征了的基本性质。

8、磁路中的对应于电路中的电流。

9、电动势是非保守电场的环路线积分，回路中存在感应电动势说明回路中有。

10、在时变电磁场中，场量和场源除了是的函数，还是时间的函数。

11、各种宏观电磁现象都可用特定条件下的来描述。

12、用磁准静态场的理论计算与应用电路理论计算的结果一致。

13、涡流在导体内流动时，会从而引起导体发热，故它具有热效应。

14、一般的平面电磁波可分解为两种平面电磁波的组合：一种是垂直极化波，即电场方向垂直于入射面；另一种是，即电场方向平行于入射面。

15、在时变电场中，电场和磁场之间存在着耦合，这种耦合以存在于空间中，即在空间有电磁场的传播。

16、多层有损介质在低频交流电压作用下，若位移电流远大于介质中的漏电流，则电场按介电常数分布，属问题。

17、在电磁波的传播过程中，对应于每一时刻t，空间电磁场中具有相同相位的点构成等相位面，或波阵面。

18、当传输线的和特性阻抗Z0确定后，沿线电压波和电流波的传播特性也就基本上得到确定。

19、在双导线传输线中既可传播高频电磁波，也可传播以至稳恒电流。

20、远离单元偶极子处的电磁波在小范围内就可近似地看成电磁波。

二、名词解释（每题5分1、天线阵：2、电导：3、正入射：4、介质波导：5、接地电阻：三、计算题（每题20分1、若恒定电场中有非均匀的导电媒质（其导电率γ=γ（x，y，z）介电常数=ε（x，y，z），求媒质中自由电荷的体密度。

2、今测得在13.56MHz的电磁波照射下，脂肪的相对介电常数εr=20,电阻率ρ=34.4Ω?m。

《工程电磁场导论》习题详解_已整理

第一章静电场习题（1F 1）1 1 1直空中有一密度为2芯nC/m 的无限长电荷沿v 轴放置，另有密度分别为0,lnC/詩和一 O.lnC/m 2的无限大带电平面分别位于黙=3m 和懇= -4m 处°试求F 点（1,7.2）的电场强度瓦'解 * = 3m 和了 = — 4m 的带电平面产生的电场为口孔（-4<x<3）"0 （弁4或金>3）沿3,轴放置的线电荷产生的电场为E =_2^ L 厶TTE °、/丄.2 +一7~~~+ nV/m£O （J -2 + 5?）'"所以，P 点（1,7,2）的电场强度为E =E {l E 2 =-+ ——（（-+ 9^ 1H 22.59%+ 33.88% V/m应用叠加原理计算电场强度时，爰注意是矢最的査加。

11-3已知电位函数试求E,并计算在（0,0,2）及（5, 3,2）点处的E 值n（凱旅伝+尸+丹（4 + 2方/3事&）代入数据，得 “ °£（0,0,2） = （0.156^ + 1.875^） V/m E （5,3,2 ）=（0.021。

+0.124% +0.248勺）V/m- gFJ -1-2-2求下列情况下，真空中带电面之间的龟压；（1）相顧.为】的两无限大平行板，电荷面密度分别为+b 和-（2）无限长同轴圆柱面，半径分别为a 和b{b>a\每单位长度上电荷：内柱为r 而外柱为- r;（3）半径分别为&和玲的两同心球面（J R 2>^I ）T 带有均匀分布的面积电荷，内外球面电荷总量分别为g 和 f解（1）因两无限大平行板间电场强度为解 E 二一* =10所以，电压U= Ea=§uEQ(2) 因两圆柱面间的电场强度为E = E P - 9 r 2共op所以，电压U = —dp = 纟 J a Ensop 丨 Z K £() a(3) 因两球面间的电场强度为E = E 「"所以，电压•叫〈住“四厂 4jreo(/ii R J1-2-3高压同轴线的最佳尺寸设计一一高压同轴圆柱电缆，外导体的内半径为2 cm,内外导体间电介质的击穿场强为200 kV/cm o 内导体的半径为°,其值可以自由选定，但有一最佳值，因为若a 太大，内外导体的间隙就变得很小，以致在给定的电压下,最大的E 会超过电介质的击穿场强。

工程电磁场习题解答1

=
t
ln R2
+
r
é ê
R
2
-
R12
-
2R12
ln
R
2
ù ú
2pe R1 4e ë
R1 û
( ) \
t
=
U12
-
r 4e
R2
- R12
2pe
ln R2
+
r 2e
R12
R1
( ) 将式(1-27)代入式(1-26)中，得：
E(R)
=
U12
-
r 4e ln
R22 R2
-
R12
+
rR 2e
(R 1 á R á R
的内半径为 R2，其间绝缘介质的电容率为ε ，试确定其中电场强度与电压的关系。
解作半径为 R 的同轴圆柱面，R1<R<R2。设缆芯单位长度上的电荷量为τ ，由高斯定理，
t
D= ÞE= t
2pR
2peR
两柱面间的电压：
U12
=
òRR12 E
× dR
=
t 2pe
òRR12
dR R
=
t 2pe
ln
R2 R1
\D
=
t 2pR
(R1 áRáR 2
),
E
=
D e
=
t 2peR
第 7 题图
R1áRáR 0 , E1
=
t 2per1e0R
=
2 ´103 R
(V / m)
R
=
R1+ , E1
=
4´105(V /
m); R
=

（完整版）《工程电磁场》复习题

（完整版）《工程电磁场》复习题《工程电磁场》复习题一．问答题1．什么是静电场?写出其基本方程并由此总结静电场的特点。

由静止电荷在其周围产生的电场。

F=q1*q2/4pi*R*R*e0 静电场不随时间变化2. 什么是恒定电场?写出其基本方程并由此总结静电场的特点。

恒定电流产生的电场。

3. 什么是恒定磁场?写出其基本方程并由此总结静电场的特点。

磁场强度和方向保持不变的磁场。

4. 如果区域中某点的电场强度为零，能否说明该点的电位也为零？为什么？电场强度E是一个随空间点位置不同而变化的矢量函数，仅与该点的电场有关。

a,b为两个电荷相等的正反电荷，在其中心点处电位为零，但场强不为零。

5. 如果区域中某点的电位为零，能否说明该点的电场强度也为零？举例说明？不能。

a,b为两个相等正电荷，在其中心点处电场强度为零，但电位不为零。

6．静电场的电力线会闭合的吗？恒定电场的电力线会闭合的吗？为什么？静电场的电力线不会闭合，起于正电荷止于负电荷。

在变化的磁场产生的有旋电场中，电力线环形闭合，围绕着变化磁场。

7. 写出两种不同媒质分界面上恒定电场与恒定磁场的边界衔接条件。

恒定电场的边界衔接条件J*dS=0 E*dl=0恒定磁场的边界衔接条件B*dS=0 H*dl=I8. 什么是矢量磁位A? 什么是磁感应强度B?B=0 B=*A(*A)=0, 矢量磁位A是一个辅助性矢量。

磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的基本物理量9. 什么是磁导率? 什么是介电常数?表示磁介质磁性的物理量。

介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数。

10. 导电媒质中恒定电场与静电场之间具有什么相似关系？二．填空题1.静止电荷产生的电场，称之为_静电场__________场。

它的特点是有散无旋场，不随时间变化。

2.高斯定律说明静电场是一个有散场。

3.安培环路定律说明磁场是一个有旋场。

4.电流密度是一个矢量，它的方向与导体中某点的正电荷的运动方向相同。

《工程电磁场导论》静电场作业2

《工程电磁场导论》静电场作业题21. 求如图所示的二维区域的电位分布。

0()U a x a ϕ⎛⎫=- ⎪⎝⎭2. 如图所示，一个半径为a 的无限长的薄导体圆柱面被分割成长两半，电位如下式：()()()0,2U a U φπϕφπφπ<<⎧=⎨-<<⎩试求圆柱内电位分布。

01,3,541sin nn U n n a ρϕφπ∞=⎛⎫⎛⎫=⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑ 3. 有一个点电荷如图所示，放在60º导体角内的x=1,y=1点。

求：（1）所有镜像电荷的位置和大小；（2）x=2,y=1点的电位。

（5个，2.62×109V ）4. 如图所示，在z<0的下半空间是介电常数为ε的电介质，上半空间为空气，距离介质平面h 处有一点电荷q ，试求（1）z>0和z<0的两个空间内电位分布；（2）电介质表面上的极化电荷密度，并证明表面上的极化电荷总量等于镜像电荷。

1010,4z ϕπε>=10,z ϕ<=,p σ=()03/22202p qhr h εεσεεπ-=++ 5. 一个半径为a 的无限长金属圆柱薄壳，平行于地面，其轴线与地面相距为h ，在圆柱薄壳内距轴线为r 0处，平行放置一根线密度为λ的长直细导线，如图所示。

设圆柱薄壳与地面的电压为U 0,求金属圆柱薄壳内外的电位分布。

''0100,ln 2R r r a U R R Ra λϕπε⎛<=+== ⎝2202[,/lnln[x y r a U x y ϕ+>=+6. 教材P46习题1-7-4.7. 教材P46习题1-7-5. 8. 教材P61习题1-9-6.图见反面x第3题第5题第2题U ϕ=xb0n=∂ o第1题第4题。

《工程电磁场导论》练习题及答案

《工程电磁场导论》练习题一、填空题（每空*2*分，共30分）1.根据物质的静电表现，可以把它们分成两大类：导电体和绝缘体。

2.在导电介质中（如导体、电解液等）中，电荷的运动形成的电流成为传导电流。

3.在自由空间（如真空中）电荷运动形成的电流成为运流电流。

4.电磁能量的储存者和传递者都是电磁场，导体仅起着定向导引电磁能流的作用，故通常称为导波系统。

5.天线的种类很多，在通讯、广播、雷达等领域，选用电磁辐射能力较强的细天线。

6.电源是一种把其它形式的能量转换成电能的装置，它能把电源内导电原子或分子的正负电荷分开。

7.实际上直接危及生命的不是电压，而是通过人体的电流，当通过人体的工频电流超过8mA 时，有可能发生危险，超过30mA 时将危及生命。

8.静电场中导体的特点是：在导体表面形成一定面积的电荷分布，是导体内的电场为0，每个导体都成等位体，其表面为等位面。

9.恒定电场中传导电流连续性方程∮S J.dS=0 。

10.电导是流经导电媒质的电流与导电媒质两端电压之比。

11.在理想导体表面外侧的附近介质中，磁力线平行于其表面，电力线则与其表面相垂直。

12.如果是以大地为导线或为消除电气设备的导电部分对地电压的升高而接地，称为工作接地。

13. 电荷的周围，存在的一种特殊形式的物质，称电场。

14.工程上常将电气设备的一部分和大地联接，这就叫接地。

如果是为保护工作人员及电气设备的安全而接地，成为保护接地。

二、回答下列问题1.库伦定律：答：在无限大真空中，当两个静止的小带电体之间的距离远远大于它们本身的几何尺寸时，该两带电体之间的作用力可以表示为：这一规律成为库仑定律。

2.有限差分法的基本思想是什么？答：把场域用网格进行分割，再把拉普拉斯方程用以各网格节点处的电位作为未知数的差分方程式来进行代换，将求拉普拉斯方程解的问题变为求联立差分方程组的解的问题。

3.静电场在导体中有什么特点？答：在导体表面形成一定的面积电荷分布，使导体内的电场为零，每个导体都成为等位体，其表面为等位面。