《北航电磁场与电磁波概念题汇总》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北航电磁场与电磁波概念题汇总（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁场与电磁波概念题汇总1. 请写出B-D形式的场定律的微分形式及其相应的边界条件，并阐明每个方程(包括边界条件)的物理意义。(20 分)答：B-D形式的场定律的微分形式为Vx E 二SBdtVx H 二 JSDStV. D = p fV-吐 o-其物理意义为：(1) 式：时变的磁场是电场的涡旋源，可以产生涡旋电场；(2) 式：电流和时变的电场是磁场的涡旋源，可以产生涡旋磁场(3) 式：电荷可以产生电场通量，电荷只有正、负两种；(4) 式：磁场没有通量源：磁荷；(5) 式：当空间点上的电荷密度减少时，必有电流密度的净通量在介质分界面上满足的边界条件为厂i x (E - E )二 0n12i x
2、 (H - H )二 Kn12fn，根据斯耐尔定律有 。当12T i入射角增加到某一个角度厂时，就ic 2T2c没有向介质 2 内传播的电磁波存在，即发生全反射现象。在入射角 等于某一角度时，反射系数等于零，这时没有反射波，只有折射波，这种i现象称为全透射现象或全折射现象。能使 = 的入射角就称为临界角。发射全透射时的入射角 p称为布儒斯特角。2 C p当一个任意极化波由空气斜入射到一介质界面时，以布儒斯特角入射才能使反射波为线 极化波。因为此情况下两介质的磁导率相同，这时只有平行极化波存在全折射现象，如果任意极化的电磁波以布儒斯特角入射，其平行极化分量发生全折射，反射波只有垂直极化分量 成为
3、线极化波。9. 现用一个环形天线来接收电磁波，请根据法拉第电磁感应定律以及均匀平面波的性质，推 断一下环的摆放与电磁波的传播方向成什么样的几何关系时接收效果最佳？说明理由。（15 分） 答：环天线主要用来接收磁场，根据法拉第电磁感应定律，对于确定的时变磁场，环天线平 面与时变磁场垂直时，穿过环天线的磁通量变化率最大，从而在环天线上产生较大的电动势 （电压）；对于均匀平面波，其重要的性质之一是它为TEM波，即电场、磁场都与传播方向垂直， 因此为了让环天线平面与时变磁场垂直时，则环天线平面应与传播方向一致，这是天线的接 收效果最佳。10. 试解释何为电磁波的趋肤效应，产生的原因是什么？你能举出一个
4、实际应用的例子吗？ （10分）（参见教材P370-372）答： 趋肤效应：波在良导体中透射深度很小，因此只有良导体表面的一层对波的作用是显著的， 而良导体内部对波的作用很小，这种现象就称为良导体的趋肤效应。产生原因：对于良导体，b WS，因此有duBu、：罟？（1）良导体中的均匀平面波解可以写为E（r） = i E e-ze-卩z （V / m）x x 0 E（2）H （r） = i - e a ze卩 z （V/m） Iy耳一这是一个沿传播方向衰减的波，由式（1）可知，衰减常数a在良导体中是一个很大的正实 数，因而波在良导体中将很快衰减。对于良导体，由式（1）可得透射深度5 =（3）波在良导
5、体中透射深度是很小的。实际应用：在主干高压输电线路中，可以使用钢芯铝线，以达到输电线强度、节省铝材， 而又不降低传输效率的目的。使用多股绞合漆包线绕制高频线圈可以不增加铜材用量而提 高线圈Q值。在短波发射机上可以用空心铜管绕制线圈，这样，既可以保证发射时不增 加损耗，节省铜材，又可以在发射功率很大、线圈过热时，在铜管中通水，实行强制水冷。 在高频电路中，使用镀银导线、在微波器件和波导内壁镀银都可以在使用少量贵金属条件 下，使损耗大大降低。另外，使用工程塑料或玻璃钢表面金属化工艺制造天线反射面，使 用铝箔或镀铝塑料薄膜制造电磁波散射实验模型以及对雷达进行干扰的假目标，使用金属板 进行电磁波屏蔽等
6、，都是基于电磁波在良导体表层的趋肤效应的。11. 简述平面电磁波在媒质分界面处的反射现象和折射现象满足的斯耐尔（Snell）定律，并具体 说明什么条件下发生全反射现象，什么是临界角？给出临界角的计算公式。（10分）答：斯耐尔（Snel定律：（参见教材P407）（ 1 ）反射线和折射线都在入射面内。（ 2 ）反射角等于入射角，即6 =eri（ 3 ）折射角的正弦值与入射角的正弦值之比等于入射波所在的媒质的折射率与折射波所在 媒质的折射率之比，即sin 6 n& = i-sin 6niT式中n- r r全反射现象：（参见教材 P419-420）（ 1 ）理想导体全反射 在电磁波入射到理想导体表面时，由理想导体表面切向电场为零的条件，反射系数r=i，称为理想导体全反射现象。（ 2 ）理想介质全反射当电磁波由光密介质入射到光疏介质时，由于n n，根据斯耐尔定律有6 6。当12T i入射角6增加到某一个角度6 6时，就没ic 2T2c有向介质 2 内传播的电磁波存在，即发生全反射现象。能使6 = 的入射角6称为临界角。有T 2csin 6 =Z =cn1
