电磁场简答题

简答题：1、请说明在空心金属波导内能否存在TEM波（结论及原因）。（10%）解：不能。(3分)若存在TEM波，zH0，则磁场在横截面内闭合，沿磁场闭合路径积分必不等于零(2分)，由广义安培环路定律，该闭合路径必然包含电流(3分)，而空心波导中心无导体，只能存在纵向位移电流，即zE0(2分)。故TEM波无法存在1、体电流密度J的定义是什么？单位是什么？sJ与J是什么关系？流过某一曲面的电流I与J有什么关系？说明在有限的导电媒质表面传导电流0sJ（A/m2）当在有限时，导电媒质表面传导电流2、试写出下列物理量的单位：电场强度、电位移矢量、磁感应强度、磁场强度；介电常数、磁导率、电导率。答：电场强度的单位N/C(牛顿/库仑)或V/m(伏特/米)电位移矢量的单位C/m2(库仑/米2)磁感应强度的单位T(特斯拉)或Wb/m2(韦伯/米2)磁场强度的单位安培/米（A/m）介电常数的单位F/m（法/米）磁导率的单位H/m（亨/米）电导率的单位S/m(西门子/米)3、分别写出高斯定理和安培环路定理的数学表达式。并说明在什么条件下可由高斯定理求0dlimdnnSiiSSJeedSIJS0limShhJJ00limlim0ShhhhJJE出给定电荷分布的电场？为什么？答：高斯定理ddSVVDS安培环路定理ddcSHlJS在电荷和介质分布都具有对称性（平面对称、球对称和无限长轴对称）时，才可由高斯定理求出给定电荷分布的电场。只有在此条件下，才可能方便计算出适应对称性的闭合面上的电位移的通量，再由与面内的总电量的关系计算出电位移，再由本构关系计算出电场强度。4、极化强度的定义是什么？极化电荷体密度P与P是什么关系？电位移矢量D是如何定义的？若已知介电常数和电场强度，如何计算P和D？两种不同介质分界面上的极化电荷面密度与介质分界面两侧的1P、2P有什么关系？答：DE5、试从产生的原因、存在的区域及引起的效应比较传导电流与位移电流。答：产生的方式：传导电流与自由电荷定向运动有关，位移电流可以与电荷运动无关（由变化的电场），或只与束缚电荷的定向运动有关。存在的区域：传导电流存在于电导率不为零的媒质中，位移电流不存在于电导率无限大的媒质中。引起的效应：都有磁效应，位移电流在高频时有热效应。1．平面电磁波在媒质分界面上的反射特性和透射特性与哪些因素有关？答：与界面两侧媒质的电磁特性参数（2分）、入射波的极化特性和入射角有关（3分）。1．试说明为什么单导体波导不能传播TEM波。答：对TEM波，有Ez＝0和Hz＝0由dddcSStDHlJSS和ddcStBElS对于横向的任意闭合回路C有0=limiiVVpPPP0DEP21SPnnPPzTzdddcSSDJSStHl和ddzcSBStTEl对于单导体波导，有Jz=0,而Ez＝0，有Dz＝0故，Td0cHl，无闭合的横向磁场线。（3分）由Hz＝0，有Bz＝0故，d0cTEl，无闭合的横向电场线。（2分）即TEM波不存在。．垂直极化和平行极化的平面电磁波投射分别到理想导体表面上，经反射后的合成波有什么区别？答：垂直极化平面电磁波投射到理想导体表面上经反射后的合成波为TE波（2.5分），而平行极化平面电磁波投射到理想导体表面上经反射后的合成波为TM波（2.5分）。2．比较传导电流与位移电流的异同点。答：不同点：传导电流由电荷的宏观定向运动形成的，只存在于导体中，在导体中会引起遵从焦耳定律的热效应。而位移电流实质上是变化的电场，可以存在于真空、导体和电介质中，在介质中会引起不遵从焦耳定律的热效应。（3分）相同点：两种电流都是产生磁场的源，都遵从安培环路定理。（2分）