电磁场大作业(1)
大作业参考答案-电磁感应
电磁感应一、选择题⒈ D ； ⒉ B ；⒊ C ； ⒋ BD ； ⒌ C ； 6.E ； 7.B ； 8.A ； 9.A二、填空题⒈ < 。
⒉ 洛伦兹力，B x v ； 感生电场力； 变化的磁场。
⒊ S iR / 。
⒋ θω222/1B S i n L ； C A → 。
⒌ 0 ；dt dB l 4 ； dtdB l 2- 。
⒍ )ln (20d l d d l I +-πωμ； A O → 。
⒎ 1/16。
⒏ 1.6x106 J/m 3； 4.425 J/m 3； 磁场更易于存储能量。
9. ⎰⎰⎰∙∂∂=∙S S d t D l d H ；⎰⎰⎰∙∂∂-=∙SS d t B l d E ； 0=∙⎰⎰SS d B ； ∑⎰⎰=∙0q S d D S 。
三、问答题1. 答：(1) 起源不同：静止电荷激发静电场，而变化的磁场激发涡旋电场。
（2）性质不同：静电场是有源无旋、保守力场，而涡旋电场是无源有旋、非保守力场。
2. 答： （1） 传导电流源于自由电荷的定向移动，而位移电流本质上是变化的电场。
（2）传导电流通过导体时产生焦耳热，而位移电流则无热效应。
（3）传导电流只能在导体中存在，而位移电流可以在导体、电介质、真空中存在。
四、计算题1 解：（1） 因磁场分布为：r Iπμ2B 0=，则000ln 2200r lr Ix xdr r I S d B d l r r m m +==∙==⎰⎰⎰+πμπμφφ 。
（2）0m ln 2d d r lr Iv t i +-=-=πμφε00ln 2r lr R Iv R I i i +-==πμε（3）Rv r l r I dr r Ir l r R Iv Bdr I dF F l r r i 20000000)ln 2(2ln 200+=⋅⋅+===⎰⎰⎰+πμπμπμ方向垂直于导线向上。
2 解： t 时刻，磁通量为θθφc o s c o s ⋅⋅==l v t kt BS m则电动势为k l x k v t l t i -=-=-=θφεc o s 2d d m负号说明电动势方向沿顺时针3 解：（1）取顺时针方向为正绕线，则3ln 2ln 2200πμπμπμφφIac b Ia adr r I Sd B d b c m m ===∙==⎰⎰⎰则3ln 20πμφaI M m ==（2）3ln 2d d 0t m e at IM λλπμε-=-=电动势方向为顺时针。
电磁场1~3章作业
12．半径为 a 的球中充满密度 (r) 的体电荷，已知电位移分布为
r3 Ar2
Dr
a5
Aa4Leabharlann r2(r a) (r a)
其中 A 为常数，试求电荷密度 (r) 。
13．证明：同轴线单位长度的静电储能We
等于
ql2 2C
。 ql
为单位长度上的电荷量， C
O
a
P1
q
P
d
16.一半径为 R=10cm 的金属半球，置于真空中一无限大接地导电平板上，在球外离半球的 球心为 d=30cm 处，有一电量为 q=1uC 的点电荷，如图所示，用镜像法求点电荷 q 受的电场 力。
q
d R O
17．真空中有一半径为 a 的接地导体球，AB 是它的一条切线，OB 和 OA 间的夹角为 60 ，
如图所示。若在 B 点放一点电荷 Q，试求导体球面点 A 处的感应电荷面密度。
A
a
O
B
Q
18.无限长的矩形金属导体槽上有一盖板，盖板与金属槽绝缘，盖板电位为10sin(3x ) ，金 a
属槽接地，横截面如图所示，试计算此导体槽内的电位分布。
y
3x
10 sin( )
b
a
o
a
x
的面电荷。（1）计算各处的电位移 D0 ；（2）欲使 r > b 区域内 D0 0 ，则 s1 和 s2 应具有
什么关系？
9．电场中有一半径为 a 的圆柱体，已知柱内外的电位函数分别为
(r) 0
ra
(r )
A(r
a2 r
)
cos
电磁场专题作业
（B）从t3到t4，钩码处于超重状态
（C）电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在3楼
（D）电梯可能开始在3楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼
计算题
1、如图所示,有一水平传送带以2m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带的最左端,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,则
（1）液滴带什么电？为什么？
（2）若带电液滴的重量为mg，求滴液的带电量q是多少？
（3）带电液滴在a、b之间做匀速圆周运动时，从图中的P点开始，当位移大小恰好等于该圆的直径时,所对应的时间tn可能是多少?
实验题
1、一节电动势约为9V，内阻约为2Ω的电池，允许通过的最大电流是500mA。为了精确测定该电池的电动势和内电阻，选用了总阻值为50Ω的滑动变阻器以及电流表和电压表，连成了如图所示的电路。
（1）ab边刚进入磁场时，线框的速度；
（2）cd边刚进入磁场时，线框的速度；
（3）线框经过磁场的过程中产生的热能。
3、空间某区域内存在水平方向的匀强磁场B，在磁场区域内有两根相距l1的平行金属导轨PQ、MN，固定在竖直平面内，如图所示。PM间连接有阻值为R的电阻；QN间连接着两块水平放置的平行金属板a、b，两板相距l2。一根电阻为r的细导体棒cd，导体棒与导轨接触良好，不计导轨和导线的电阻。若导体棒cd以速率V向右匀速运动时，在平行金属板a、b之间有一个带电液滴恰好在竖直平面内做匀速圆周运动。求：
B．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，拉橡皮筋的细绳要稍长，并且实验时要使弹簧测力计与木板平面平行，同时保证弹簧的轴线与细绳在同一直线上
C．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，如果摆长的测量及秒表的读数均无误，而测得的g值明显偏小，其原因可能是将全振动的次数n误计为n-1
电磁场作业第一章
1-2．证明三个矢量1191817927465x y z x y z x y zA e e eB e e eC e e e ⎧=++⎪=++⎨⎪=-+⎩在同一平面上。
解 三个矢量在同一平面上，必有()()()119181792746511959274617181894917562711495972183664876517820⋅⨯=-=⨯⨯+⨯⨯+-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯--⨯⨯=+---+=A B C 同理也可得到()()00⋅⨯=⋅⨯=B A C C A B1-5．已知矢量3517x y z =++A e e e 和5y z =--B e e ，求与矢量+A B 平行的单位矢量，并计算此单位矢量与X 轴之间的夹角。
解 令矢量A 和矢量B 之和为C ，有()()()()()()30511753412x x x y y y z z zx y z x y zA B A B A B C A B e e e e e e e e e =+=+++++=++-+-=++则与矢量A+B 平行的单位矢量为01222234123412133412x y z x y z /++++===⎡⎤++⎣⎦e e e e e e CC C 单位矢量C 0与X 轴之间的夹角设为θ，有()00341213cos 131113x y z x x x ++ ×q===´e e e e C e C e3arccos 76713.θ⎛⎫=≈⎪⎝⎭1-7．在球坐标系下矢量场的数学描述为(,,)tan sin cos r r r r r ϑϕϑϕϑϑϕ=++F e e e 试写出该矢量场在直角坐标系下的表达式。
解 由题知,tan ,sin cos r F r F r F r θϕϑϑϕ===利用变换矩阵sin cos cos cos sin sin sin cos sin cos cos sin 0x r y z A A A A A A θϕθϕθϕϕθϕθϕϕθθ⎡⎤-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦得到2tan sin cos sin cos cos cos sin sin sin cos sin cos cos sin 02sin cos sin 2sin sin cos si sin cos sin cos n tan x y z F F F r r r r r r r r r ϑϑϕθϕθϕϕθϑϕϑϕθϕϕθθθϕϕθϕθθϕϑ+-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦由此得到()()()22sin cos sin 2s (,,)sin cos si in sin co n co t n a s n si s xy zr r r x y z r r r F e e e θϕϕθϕθθϑϕϑϕϑ=++--+其中arccos()arc ()r z r tg y x θϕ⎧=⎪⎪=⎨⎪=⎪⎩由此可见，在球坐标系下矢量场F 具有比较简洁的表达式，而在直角坐标系下，F 的表达式要复杂的多。
大学物理磁场作业(一)习题与解答
1、两个载有相等电流I 的圆线圈，半径均为R ，一个水平放置，另一个竖直放置，如图所示，则圆心O 处磁感应强度的大小为（（3） ） （1）0；（2）02IRμ；（3）02IR；（4）0I R μ2、通有电流Ｉ的无限长导线弯成如图所示的形状，半圆部分的半径为R ，则圆心处的磁感应强度的量值B =__ μo I /4R __________。
3、如图,有一边长为a 的正方形导线回路,载有电流I ,求正方形中心处的磁感应强度的大小和方向。
00004(sin 45sin 45)42II B a a μππ=⨯+=方向向里4、如图所示，abcdef 为一闭合面， 其中abfe和cdef 为边长为L 的正方形，均匀磁场B 沿X 轴正向。
则穿过abfe 面的磁通量为__0______；穿过ade 和bcf 面的磁通量为____0___；穿过abcd 面的磁通量为___ BL 2 ____；穿过cdef面的磁通量为______ -BL 2_。
5、真空中两根无限长直载流导线L 1和L 2互相平行放置，I 1=20 A ，I 2=10A ，如图所示，A 、B 两点与两导线共面，a=0.05m ，求：（1）A 、B 两点处的磁感应强度1B →和2B →；（2）磁感应强度为零的点的位置。
解答：我们注意到这里有两根导线，那么某点的磁感应强度大小应为两导线产生的磁感应强度大小之和。
由于磁场是有方向的，我们首先定义垂直纸面向里为正方向。
对A 点来说，两导线产生的磁感应强度方向都是垂直向内的。
分别计算L 1和L 2在A 点产生的磁感应强度。
直接套用式子：024I B a μπ=。
1B →=00122244I I a aμμππ+=41.210T -⨯，注意，因为我们已经设定垂直于纸面向内为正方向，所以最后的数值为正值就表示方向是垂直于纸面向内的。
B 点的磁感应强度可以用同样的方法计算，但是需要注意的是，此时L 1产生的磁感应强度方向是垂直于纸面向外的，所以其数值要用负值：2B →=001222443I I a aμμππ-+=56.6710T --⨯，负号表示其方向为垂直于纸面向外。
电磁场大作业
电磁场大作业实验报告一、实验目的利用matlab完成平面电磁波在不同介质分界面上任意角度的入射、反射、折射仿真实验二、实验要求动态演示平面电磁波的传播情况媒介介电常数和入射角可任意设置考虑金属导体和空气分界面平面电磁波的入射、反射情况三、实验原理当正弦平面波以任意入射角向分界面斜入射时,电场强度E和磁场强度H在分界面上不仅有切线分量,而且还有法向分量。
而边界条件只和切线分量有关。
切线分量又和波的极化有关。
当平面波斜入射到分界面上时,入射方向与分界面的法线方向组成的面为入射面,因此入射波的电场E i和磁场H i组成的平面一定垂直于入射面,如下图所示。
可将此介质分为三段：入射前空间、介质（分界面）、出介质空间，通过对三部分介电常数之比、导电率之比、磁导率之比的调整来任意仿真介质性质及介质层数等。
其中入射角、分界面宽度、入射场强、沿轴距离可调（取分界面z=0 m）。
可通过改变轴的采样点调整绘图精度，最后完成沿z 轴电场强度E（或磁场强度H）的动态表示、绘出整个域内E的强度图。
1．电磁波斜入射到不同介质分界面上的反射和折射如图1所示，平行极化的均匀平面波以角度 入射到良介质表面时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为图1. 平行极化波的斜入射示意图入射波： )cos sin (m 1)sin cos (θθθθz x jk z x eE +-++-=a a E)cos sin (1m1θθηz x jk ye E +-++=a H反射波： )cos sin (m //1)sin cos (θθθθ'-'-+-'-'-=z x jk z x eE R a a E)cos sin (1m//1θθη'-'-+-=z x jk ye E R a H折射波： )cos sin (m //t 2)sin cos (θθθθ''+''-+''-''=z x jk z x eE T a a E)cos sin (2m//t2θθη''+''-+=z x jk ye E T a H式中， 222111222111 , , ,εμωεμωεμηεμη====k k 利用分界面上（z = 0）电场和磁场切向分量连续的边界条件，可得斯耐尔反射定律： θθ'= 和斯耐尔折射定律：21221121021sin sin εεεμεμθθμμμ时=====''k k 并计算出平行极化波的反射系数R //和折射系数T //： θηθηθηθη''+''-=cos cos cos cos 2121//R θηθηθη''+=cos cos cos 2212//T类似地，可求出垂直极化波的反射系数和折射系数：θηθηθηθη''+''-=⊥cos cos cos cos 1212Rθηθηθη''+=⊥cos cos cos 2122T（2）.对垂直入射情形，0=''=θθ，反射系数和折射系数变为 2121//ηηηη+-=R212//2ηηη+=T3．电磁波斜入射到良导体表面的反射良导体的特性近似于理想导体，电磁波投射到良导体表面时，可认为发生全反射，此时，0 ,1 ,1//=-==⊥T R R四、实验截图下图为垂直入射时的波形演示-3Z 轴入射波传播方向入射波形X 轴Y 轴-3Z 轴反射波形X 轴Y 轴-3Z 轴折射波传播方向折射波形X 轴Y 轴-3Z 轴介质1中的合成波x 轴y 轴x 10-3Z 轴介质1中的合成波x 轴。
西电电磁场大作业
姓名学号:班级：老师：***1. 设计计算机程序绘制无耗、无界、无源简单煤质中的均匀平面电磁波传播的三维分布图（动态、静态均可）均匀平面波(静态)模拟程序如下:Clearclct=0:pi/50:5*pi;x=0*t;figure(1)plot3(t,x,sin(t),'k-',t,sin(t),x,'r-')grid on,axis squareaxis([0 5*pi -1 1 -1 1])clc;clear;t=0:0.2:4*pi;T=meshgrid(t);Z=sin(T);surf(Z);title('均匀平面电磁波传播三维图')2 编制程序绘制电偶极子的电场与电位3D和2D空间分布图。
clear;clf;q=2e-6;k=9e9;a=2.0;b=0;x=-6:0.6:6;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);rp=sqrt((X-a).^2+(Y-b).^2);rm=sqrt((X+a).^2+(Y+b).^2);V=q*k*(1./rp-1./rm);[Ex,Ey]=gradient(-V);AE=sqrt(Ex.^2+Ey.^2);Ex=Ex./AE;Ey=Ey./AE;cv=linspace(min(min(V)),max(max(V)),51);contour3(X,Y,V,cv,'r-');title('电偶极子的电场线与等势线'),hold onplot(a,b,'bo',a,b,'g+') ;plot(-a,-b,'bo',-a,-b,'w-');xlabel('x');ylabel('y'),hold off图形如下编制程序绘制电偶极子的电场与电位2D电位图clear;clear;clf;q=2e-6;k=9e9;a=2.0;b=0;x=-6:0.6:6;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);rp=sqrt((X-a).^2+(Y-b).^2);rm=sqrt((X+a).^2+(Y+b).^2);V=q*k*(1./rp-1./rm);[Ex,Ey]=gradient(-V);AE=sqrt(Ex.^2+Ey.^2);Ex=Ex./AE;Ey=Ey./AE;cv=linspace(min(min(V)),max(max(V)),51);contour(X,Y,V,cv,'r-')%axis('square')title('fontname{宋体}fontsize{11}电偶极子的电场线与等势线'),hold onplot(a,b,'bo',a,b,'g+') ;plot(-a,-b,'bo',-a,-b,'w-');xlabel('x');ylabel('y'),hold off图形如下：3“场”的概念是哪位科学家首先提出？（1850，M. Faraday）,搜索资料详细叙述。
电磁场大作业一基于MATLAB描绘双静电荷电场线及等势线分布
电磁场与电磁波大作业学院班 级姓 名学 号真空中任意两点电荷电场线与等势线分布研究一、研究内容（一）研究思路静电场是指相对于观察者静止的电荷产生的电场。
静电场的基本定律是库伦定律。
本文从库伦定律和叠加原理出发，运用矢量分析的方法，讨论真空中任意两个点电荷间的电场线以及等势线的分布。
电场强度、电势是描述静电场属性的重要物理量，利用等势面和电场线可以很好的描述静电场。
但是电势分布是复杂抽象的，本文利用Matlab强大的数学运算以及绘图功能，利用计算机编程绘制不同电荷量比以及不同距离的双静电荷系统的等势面以及电场线分布，将抽象的电场具象化，以便更好的研究静电场。
（二）理论基础根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F满足：12 2ˆQ QF k RR=由电场强度E的定义可知：2ˆQE k RR=对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为：kQ U R=而 E U =-∇在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E →后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。
等势线就是以电荷为中心的圆，用Matlab 画等势线更加简单。
静电力常量为99*k e =，电量可取为191*q e -=；最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点，0r = 0.1。
其电势为00kq u r = 。
各点的坐标可用向量表示：x=linspace (r 0 , r 0 ,100)，在直角坐标系中可形成网格坐标：[X ,Y ] =meshgrid (x )。
各点到原点的距离为：r =X .^ 2+Y .^ 2，在Matlab 中进行乘方运算时，乘方号前面要加点，表示对变量中的元素进行乘方计算。
各点的电势为00kq u r =；同样地，在进行除法运算时，除号前面也要加点，同样表示对变量中的元素进行除法运算。
电磁场作业题解读
《电磁场》作业题第一章作业：1、一均匀带电圆环，半径为R ，所带电量为q （设q>0），求圆环轴线上任一点P 的场强；解：本题答案见第二讲课件例题2、求均匀带电球面的电场分布，已知球面半径为R ，所带总电量为q （设q>0）； 解：本题答案见第四讲课件例题3、求无限大均匀带电平面的电场分布。
已知面密度为 。
解：本题答案见第四讲课件例题x4、求下图中电荷q 受到的力。
解：本题答案见第九讲课件例题5、无限长两根导线，已知：h ，a ，求两导线间单位长度电容0C 。
解：本题答案见第十一讲课件例题6、两个形状相同的球形电容器，一个电容器介质为空气，另一电容器介质为硫磺，将空气电容器充电到12V ，与另一电容器并联后，电压降为3V ，求硫磺的相对介电系数r 。
解：本题答案见第十二讲课件例题第二章作业：1、同心电缆，内半径为1r ，外半径为2r ，内外导体之间的电压为U ，中间媒质的电导率为γ，计算单位长度的泄露电流。
解：本题答案见第十三讲课件例题2、直径为d ，长度为2L 的接地体，深埋在地中，求接地电阻j R ，设大地的电导率为γ。
解：本题答案见第十四讲课件例题（注：本题可以不做）第三章作业：1、真空中ω匝线圈，半径为R ，已知d ，求轴心处P 点的磁感应强度。
解：本题答案见第十五讲课件例题2L x2、已经电流环半径为R ，电流为I ，求轴心x 点处的标量磁位。
解：本题答案见第十七讲课件例题（注：本题可以不做）3、矩形铁磁物质如图所示，中间有空气隙，判断磁场能量主要存在于铁磁物质中还是空气隙中，磁动势主要落在哪一段，忽略边缘效应。
解：本题答案见第十八讲课件例题x《电磁场》模拟试卷一1、半径R=5cm 、ε=2ε0的无限长介质圆柱体，柱体内有均匀体电荷ρ=10－5 c/m 3，其周围介质为空气。
试求：⑴ 柱体内外电场强度分布；⑵ 圆柱体轴心的电位（以圆柱体表面为参考点）。
解：本题答案见第四讲课件例题（有改动）2、已知620a cm d cm ==，，导线间电压380U V =，不考虑地面影响。
电磁场大作业
无线音乐遥控门铃一．关键词：电磁场电磁波无线遥控门铃二．实验目的：1．熟悉无线音乐门铃的组成、工作原理，提高读整机电路图及电路板图的能力。
2.通过对无线音乐门铃的安装、焊接及调试，掌握无线音乐门铃的生产工艺流程，提高焊接工艺水平。
3.掌握电子元器件的识别及质量检验，学会故障判断及排除。
三．设计思路：无线遥控音乐门铃是利用电磁波的发射和接收，因此会有发射和接收电路。
发射板要先调制振荡产生方波信号，在经高频振荡产生正弦波的信号发射出去，接收板接信号以后，通过滤波、选频等电路选出接收的信号，在将其滤波、整形、放大，最后利用方波的高电平推动音乐芯片使得喇叭发声。
无线遥控音乐门铃设计流程：调试振荡→→→→高频振荡→→→→发射信号→→→接收信号↓喇叭发声←←←推动音乐芯片←←←整形放大←←←选出信号四．无线音乐遥控门铃工作原理：发射器原理：发射器由调制振荡级和高频振荡级两级组成。
调制级电路由一块TC4069UBP和32.768KHz晶体完成，发射器开关按下时，反相器6和5及晶振、电阻等相关元件组成振荡发生器，产生32.768KHz低频信号。
1.调制振荡极：反相器6的13脚开始为低电平，12脚就是高电平，10脚也为高电平。
10脚的高电平经R2对晶体X1充电，充电电流经R2-X1-反相器4的9脚。
充电时间由X1决定，等效电容为200P，现在也经常用电容代替晶振产生振荡信号。
由于X1的充电，X1上的电压逐渐上升，下正上负，当升至反相器5的翻转电平时，12脚就由原来的高电平转为低电平，10脚也同时转为低电平。
X1开始放电，放电通路为X1-R2-反相器5的10脚。
放电后X1上的电位降低，到一定程度时13脚降为低电平了，输出端又翻转成高电平，再次对X1充电，至此已完成一个充放电过程，即一个振荡周期，10脚输出一次低高变化的电平。
之后振荡一直持续下去，反相器5的10脚就会一直输出高低不断变化的电平信号。
这个信号的频率由晶体决定，此电路中的频率为32.768kHz。
西电电磁场大作业(电磁波和电磁场的应用)
电磁场大作业(1)题目：电磁波和电磁场的应用学院：电子工程学院班级：姓名：学号：指导老师：电磁波和电磁场的应用麦克斯韦全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理学的又一次大综合。
他的理论成果为现代无线电电子工业奠定了理论基础。
麦克斯韦方程组是麦克斯韦建立的描述电场与磁场的四个方程。
方程组的微分形式，通常称为麦克斯韦方程。
在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。
该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。
麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流假说的核心思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。
麦克斯韦进一步将电场和磁场的所有规律综合起来，建立了完整的电磁场理论体系。
这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组在电磁学中的地位，如同牛顿运动定律在力学中的地位一样。
以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以自豪的成就之一。
它所揭示出的电磁相互作用的完美统一，为物理学家树立了这样一种信念：物质的各种相互作用在更高层次上应该是统一的。
另外，这个理论被广泛地应用到技术领域。
麦克斯韦方程组的积分形式如下： (1) (2)(3) (4) 上面四个方程可逐一说明如下：在电磁场中任一点处（1）电位移的散度等于该点处自由电荷的体密度。
（2）磁感强度的散度处处等于零。
（3）电场强度的旋度等于该点处磁感强度变化率的负值。
（4）磁场强度的旋度等于该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和。
在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。
该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。
一、CDMA 技术CDMA ，就是利用展频的通讯技术，因而可以减少手机之间的干扰，并且可以增加用户的容量，而且手机的功率还可以做的比较低，不但可以使使用时间更长，更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。
电磁场作业
1. 写出非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式，并简要说明其物理意义。
答非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式为,,0,D BH J E B D t tρ∂∂∇⨯=+∇⨯=-∇⋅=∇⋅=∂∂，(3分)（表明了电磁场和它们的源之间的全部关系除了真实电流外，变化的电场（位移电流）也是磁场的源；除电荷外，变化的磁场也是电场的源。
2. 写出时变电磁场在1为理想导体与2为理想介质分界面时的边界条件。
时变场的一般边界条件 2n D σ=、20t E =、2t s H J =、20n B =。
(或矢量式2n D σ=、20n E ⨯=、2s n H J ⨯=、20n B =)3.sA ds φ=⋅⎰⎰ 是矢量A 穿过闭合曲面S 的通量或发散量。
若Ф> 0，流出S 面的通量大于流入的通量，即通量由S 面内向外扩散，说明S 面内有正源若Ф< 0，则流入S 面的通量大于流出的通量，即通量向S 面内汇集，说明S 面内有负源。
若Ф=0，则流入S 面的通量等于流出的通量，说明S 面内无源。
4. 试写出静电场基本方程的微分形式，并说明其物理意义。
. 静电场基本方程微分形式,0D E ρ∇⋅=∇⨯= ，说明激发静电场的源是空间电荷的分布（或是激发静电场的源是是电荷的分布）。
1. 试说明导体处于静电平衡时特性。
2. 答导体处于静电平衡时特性有 ①导体内 0E=；②导体是等位体（导体表面是等位面）；③导体内无电荷，电荷分布在导体的表面(孤立导体，曲率)； ④导体表面附近电场强度垂直于表面，且0/E n σε=。
5. 试写出介质分界面静电场的边界条件。
答在界面上D 的法向量连续12n n D D =或（1212n D n D ⋅=⋅）；E 的切向分量连续12t t E E =或（1112n E n E ⨯=⨯）6. 试写出恒定磁场的边界条件，并说明其物理意义。
答:恒定磁场的边界条件为:12()s n H H J ⨯-=,12()0n B B ⨯-=，说明磁场在不同的边界条件下磁场强度的切向分量是不连续的，但是磁感应强强度的法向分量是连续。
(完整word版)磁场作业1(第1节-我们周围的磁现象)有答案
第1节我们周围的磁现象姓名_______________ 班别 _________________________ 分数_________________一、单选题（共10题，每题6分共60分）1 •发现电流周围存在磁场的物理学家是（）A. 奥斯特B.焦耳C.张衡D.安培2. 下列说法中正确的是（）A. 只有磁铁周围才有磁场B. 电荷的周围一定有电场和磁场C. 永久磁铁的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场D. 电流能产生磁场说明电和磁是有联系的3. 下列关于磁场的说法中，正确的是（）A. 磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B. 磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C. 磁极与磁极之间是直接发生作用的D. 磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生4. 下列说法中与实际情况相符的是（）A. 地球的磁偏角是一个定值B. 地磁场的北极在地理位置的北极附近C. 除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象D. 郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早5. 关于磁铁的两个磁极，下列说法中正确的是（）A. 可以分开B. 不能分开C. 一定条件下可以分开D. 磁铁很小时就只有一个磁极6. 磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（）A. 磁体的吸铁性B. 磁极间的相互作用规律C. 电荷间的相互作用规律D. 磁场对电流的作用原理7. 现有甲、乙两根钢棒，当把甲的一端靠近乙的中部时，没有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部时，二者相互吸引，贝U （）A .甲有磁性，乙无磁性B .甲无磁性，乙有磁性C.甲、乙均无磁性D .甲、乙均有磁性&力是物体与物体间的相互作用，对于磁铁与附近的铁钉，下列说法中正确的是（）A .施力物体只有磁铁，受力物体只有铁钉B .只有当磁铁和铁钉接触时，才会产生力的作用C.磁铁和铁钉虽然没有接触，但也会产生力的作用D .磁铁对铁钉有吸引作用，而铁钉不会吸引磁铁9. 下列说法中与实际情况相符的是（）A .地球的磁偏角是一个定值B .地磁场的北极在地理位置的北极附近C. 除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象D. 郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早10. 超导是当今高科技的热点之一， 当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的 电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中， 磁悬浮列车就采用了这项技术， 磁体悬浮的原理是（ ）①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同 ②超导体电流的磁场方向与磁体的 磁场方向相反 ③超导体使磁体处于失重状态 ④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平 衡A.①③B.①④C.②③D.②④、不定项选择（共5题，每题8分，全对40分，不全对4分，错一个0分。
大作业参考样例
工程电磁场数值计算报告小组编号：01小组成员：上海交通大学电气工程系2013年12月小组成员信息目录1.实验任务 (3)2.实验内容 (4)2.1有限元法 (4)2.1.1概述 (4)2.1.2应用步骤 (4)2.2实验过程 (4)2.2.1问题分析 (4)2.2.2前处理 (5)2.2.2.1 圆形域划分 (5)2.2.2.2 节点和单元编号 (6)2.2.3一些推导 (6)2.2.3.1 概述 (6)2.2.3.2 单元内系数矩阵C(e) (6)2.2.3.4 代数方程推导与求解 (8)2.2.4边界条件 (9)2.2.5后处理 (9)2.2.5.1 概述 (9)2.2.5.2 磁力线 (9)2.2.5.3 磁感应强度B (10)2.2.6 程序介绍 (10)2.2.6.1 流程图 (10)2.2.6.2 函数简介 (11)2.3实验结果 (13)2.3.1磁感应强度分布 (13)2.3.2B-φ曲线 (14)2.3.3空腔中心B (14)2.4结果讨论 (16)3.心得体会 (17)4.程序附录 (17)5.参考文献 (17)一置于均匀外磁场H 0⃗⃗⃗⃗ 中的长直圆柱形空腔导磁体如图1.1所示。
其结构尺寸ρ1=0.1m , ρ2=0.2m ；圆柱形导磁体的磁导率μ=μ0μr =1000μ0，外磁场B 0⃗⃗⃗⃗ =μ0H 0⃗⃗⃗⃗ =1T 。
（1）以标量磁位φm 为待求量，求该圆柱形空腔磁屏蔽问题的磁场分布；（2）取ρ=0.15m 处，由φm 的离散解，求|B |的离散解，并画出|B |−φ关系曲线（此处φ为角度）；（3）计算|B |ρ=0。
图1.1 匀强磁场下圆柱形空腔导磁体截面示意图2.1有限元法2.1.1概述有限元法是一种高效能、常用的计算方法。
有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。
西电—电磁场大作业
电磁场与电磁波基础大作业学院:电子工程学院学号:姓名2016.12一、 使用任意程序语言（C++、Matlab 和Fortran 等）画出线极化、圆极化和椭圆极化平面电磁波图形。
1、 线极化 设Ex 和Ey 同相，即。
为了讨论方便在空间任取一固定点,此式变为：)cos(0φ+=wt E E xm x )cos(0φ+=wt E E ym y)cos()cos(002222φφ+=++=+=wt E wt E E E E E m ym xm y x合成电磁波的电场强度矢量与x 轴正向的夹角α的正切为：=-==xmym y xE E E E αtan 常数源代码：w = 10; phi_x = 0; phi_y = 0; t = 0:0.01:5; Exm = 5; Eym = 5;Ex = Exm*cos(w*t+phi_x); Ey = Eym*cos(w*t+phi_y);E= sqrt(power(Exm,2) + power(Eym,2))*cos(w*t); Ez = E*cos(phi_x)*sin(phi_y); plot3(t,E,Ez);xlabel('时间t'),ylabel('电场强度'),zlabel('角度'); title('电场线极化');2、 圆极化假设均匀平面电磁波沿+Z 方向传播，电场强度矢量E 频率和传播方向均相同的两个分量xE 和yE ，电场强度矢量的表达式为-00()(1)()y x x X y yjkzx x y y j j jkzx xm y ym E E E E e E e E e e φφ-=+=+=+E a a a a a a电场强度矢量的两个分量的瞬时值为cos()(2)cos()(3)x xm x y ym y E E t kz E E t kz ωφωφ=-+=-+设,,0,2xm ym m x y E E E z πφφ==-=±= 那么式（2）式（3）变为cos()cos()2x m x y y yE E t E E t ωφπωφ=+=+ 消去t 得22()()1y x m mE E E E += 此方程就是圆方程。
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2. 证明金属导体内的电荷总是迅速扩散到表面，弛豫时间？
将������ = ������������ 代入电流连续性方程,考虑到金属导体均匀,有 ������������ ������������ ������ ⋅ ������������ + = ������������ ⋅ ������ + =0 ������������ ������������ 由于 ������ ⋅ ������ = ������, 将后式代入前式可得 ������������ ������ + ⋅ ������ = 0 ������������ ������ ������ ������ = ������0 ⅇ−������ ⋅������ = ������0 ⅇ−������ 其中������0 是 t=0 时的电荷密度,弛豫时间������ = ������ ∕ ������。由上式可见电荷按指数规 律减少，最终流至并分布于导体表面。
电磁场与电磁波大作业
1. 编制程序绘制电偶极子的电场与电位 3D 和 2D 空间分布图。
电势分布模拟，源程序如下： q=1; d=2; e0=8.854187817*10.^-12;
x=-3:0.1:3; y=-3:0.1:3; [x,y]=meshgrid(x,y); z=q.*(1./sqrt((y-1).^2+x.^2)-1./sqrt((y+1).^2+x.^2))./(4*pi*e0); mesh(x,y,z); 运行结果如下：
2 2
������������ ������0 ln 2������������0 ������− ������������ ������− ln 2������������0 ������+
������������ (������ + ������)2 + ������ 2 ln 4������������0 (������ − ������)2 + ������ 2 + ������ 2 = m2 2 + ������ 2
fi=1.6e-19/(4*pi*8.854e-12).*log(((X+1).^2+Y.^2)./((X1).^2+Y.^2)); m=sqrt(((X+1).^2+Y.^2)./((X-1).^2+Y.^2)); [c,h]=contour(X,Y,fi,'k'); clabel(c,h); hold on grid on xlabel('Y') ylabel('X')
仿照点电荷的平面镜像法，可知线电荷的镜像电荷为-������������ ，位于原电荷的对应点。以原 点为参考点。得线电荷������������ 电位为 ������������ ������0 ������+ = ln 2������������0 ������+ 同理得镜像电荷-������������ 的电位 ������− = − 任一点（x,y）的总电位 φ = ������+ + ������− = 用直角坐标表示为 φ x, y = 其等位面方程为 ������ + ������ ������ − ������ m 为常数，方程可化为 ������2 + 1 2������������ 2 x− 2 ������ + ������ 2 = ( 2 ) ������ − 1 ������ − 1 该方程表示圆心在（������0 ，������0 ） ，半径为������0 的一族圆
运行结果：
图中右半平面（x>0） ，对应 m>1，电位为正，左半平面（x<0） ，对应 m<1，电位为负，y 轴对应 m=1，电位为 0，m=0 对应点（-1,0） ，m=∞对应点（1,0） 。
plot3(tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱx,sin(t),'k-',t,sin(t),x,'r-') grid on,axis square axis([0 4*pi -1 1 -1 1]) 运行结果如下:
1
0.5
0
-0.5
-1 1 0.5 0 -0.5 -1 0 5 10
沿 x 轴正方向传播,红色为电场,黑色为磁场.
4. 沿 z 向分布无限长线电荷等距置于 x=0 平面两侧，距离 d， 线密度分别为ρ l ，-ρ l，求解电位且绘制等位面方程。
������ ������
������ ⋅ ������������ = ������,
������������ ⋅ ������ = ������
3.设计计算机程序绘制无耗、 无界、 无源简单煤质中的均匀平面 电磁波传播的三维分布图（动态、静态均可）
均匀平面波(静态)模拟程序如下: t=0:pi/50:4*pi; x=0*t; figure(1)
电场分布，源程序如下： q=1; d=2; e0=8.854187817*10.^-12; x=-3:0.1:3; y=-3:0.1:3; [x,y]=meshgrid(x,y); z=q.*(1./sqrt((y-1).^2+x.^2+0.01)-1./sqrt((y+1).^2+x.^2+0.01))./(4*pi*e0); contour(x,y,z); [px,py]=gradient(z); hold on streamslice(x,y,px,py,'k') 运行结果如下：
2������������ ������2 + 1 ， ������ = ������，������0 = 0 0 ������2 − 1 ������2 − 1 每给定一个 m（m>0） ，对应一个等位圆，此圆电位是 ������������ φ= ln ������ 2������������0 ������0 = 现用 MATLAB 画出不同 m 值时的等位圆图，设 d=1，������������ =1.6 × 10−19 程序如下： [X,Y]=meshgrid(-1.5:0.01:1.5,-0.5:0.01:0.5);