电磁场作业答案

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2.6在圆柱坐标系中电荷分布为ρ={①r/a ,r ≤a ②0,r >a ,r 为场点到z 轴的距离,a 为常数。求电场强度。

解:电场强度只有沿r 方向分量,选取长度为l 的圆柱

1)

代入(1

代入(12.7在直角坐标系中电荷分布为ρ(x ,

y ,z )={①ρ0 ∣x ∣≤a ②0 ∣x

∣>a 求电场强度。

1)

代入(1

代入(1

2.16已知电场强度为E=3x+4y-5z ,试求点(0,0,0)与点(1,2,1)之间的电

2.26两同心导体球壳半径分别为a 、b ,两导体之间有两层介质,介电常数分别为ε1、ε2,介质界面半径为c ,内外导体球壳电位分别为V 和0,求两导体球壳之间的电场和球壳上的电荷面密度,以及介质分界面上的束缚电荷面密

代入边界条件

由上式可得:

介质分界面上没有自由电荷感应电荷面密度为:

2.32同轴圆柱形电容器内、外半径分别为a 、b ,导体之间一半填充介电常

数为ε1的介质,另一半填充介电常数为ε2的介质,如图所示,当电压为V 时,求电容器中的电场和电荷分布。

电场强度只有沿r 方向分量,选取圆柱坐标则有:

又因为两极板之间的电压是V

在1ε侧11,ln ,ln V r a b a a

s V r b b b a εερ==⎧⎪=⎨⎪⎩

在2ε侧22,ln ,ln V r a b a a

s V r b b b a

εερ==⎧⎪=⎨⎪⎩

2.43内外半径分别为a 、b 的导电球壳内距球心为d (d

置B 处放置一镜像电荷q ’要保持导体球壳C 处电位为零则有

'01

02

044q q r r πεπε+

=

则1

2

'r q q r -

= 2a f d =,'a q q d

=-

导体球内距离球心r 处的电位为:

'01

02

44q q r r πεπεΦ=

+

其中

2212

2

12cos ,2cos r r d rd r r f rf θθ

=+-=+-

(2)因为球壳是一等位体,球壳内的电位分布应在第一步计算基础上加上球壳电位V 。

球壳内的电位分布为:'01

02

44q q V r r πεπεΦ=

+

+

球壳外的电位分布为球心一镜像电荷产生的电位,并且在求外壳产生的电位为V ,则有:

(3)当导体球壳上总电量为Q时,导体球壳的电位为:

3.7同轴电缆内导体半径为10cm,外导体半径为40cm,内外导体之间有两层煤质。内层从10cm到20cm,煤质的参数为σ1=50μS/m,εrl=2;外层从20cm 到40cm,煤质的参数为σ2=100μS/m,εr2=

4.求⑴每区域单位长度的电容;⑵每区域单位长度的电导;⑶单位长度的总电容;⑷单位长度的总电导。

(1

(2)应用静电比拟可得

(3)两电容是串联,单位长度总电容为:

3-13 圆球形电容器内导体半径为a ,外导体内半径为c ,内外导体之间填充两层介电常数分

b ,如果内外导体间电压为V ,求电容器中的电场及界面上的电荷密度。

I

电场强度为

由此求出电流与电压的关系后,电场为

内导体表面的电荷密度为

外导体内表面的电荷密度为

4-4、真空中导线绕成的回路形状如图所示,电流为I。求半圆中心处的磁场。

(c)

题4-4 图

解:设垂直于纸面向内的方向为z方向。由例4-2知,半径为a的半圆中心处的磁场为

(1)因为在载流长直导线的延长线上磁场为零,因此

(2)由例4-1知,本题半无限长的载流长直导线在距离为a处的磁场为

因此本题磁场为半圆环的磁场与两半无限长的直导线的磁场之和

(3)本题磁场为电流方向相反的两不同半径的半圆环的磁场之和,即

4-18、已知真空中位于xoy

解:由于在无限大的平面上有均匀电流,因此产生匀强磁场。磁场方向在y方向,跨电流面

取一长为L的矩形回路,利用安培环路定律得

写成矢量形式为

4-20

5.10已知在空气中

5.11已知在空气中

解:在圆球坐标系中

6-4.均匀平面电磁波在真空中沿=1/(+)方向传播,=10,求

解:则k=2π,

π

πc/λ

t-

(y+z))

π

πc/λt-

(y+z))

)

6-8、

时电磁波在铝(σ

欧米,

中的集肤深度.

解:δ

100kHz,δ

δ

δ

δ

6-13

欧米)

相速。

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