皖西学院09级电磁场与电磁波答案doc

电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）皖西学院11—12学年度第1学期期末考试试卷（A卷）机电系电信专业09级电磁场与电磁波课程一．判断题（每小题2分，共20分）×√√√√×√√×√二、填空题（每小题2分，共10分）1.自由空间中原点处的源（J或）在t时刻发生变化，将在t+r/c时刻影响到r处的位函数（A或）。2.均匀平面电磁波由空气中垂直入射到无损耗介质（0,4,00）表面上时，反射系数=-1/3，透射系数=2/3。3.矩形波导管中只能传输TE波模和TM波模的电磁波。4.设海水为良导体，衰减常数为，则电磁波在海水中的穿透深度为1/，在此深度上电场的振幅将变为进入海水前的1/e倍。5.极化强度为P的电介质中，极化体电荷密度p=P，极化面电荷密度sp=neP。二、选择题（每小题3分，共15分）1.在分析恒定磁场时，引入矢量位A，并令BA，这样做的依据是（c）。A．0BB．JBC．0BD．以上均不是2.电偶极子幅射场的辐射功率密度与之成正比的是（B）。A．sinB．2sinC．2cosD．cos3.频率f=50MHZ的均匀平面波在理想介质（0,4,00）中传播时，相速应该是（B）。A．等于光速CB．等于C/2C．等于2CD．等于C/44.均匀平面波从空气中垂直入射到无损耗媒质（0,4,00）表面上，则电场反射系数为（A）。A．31B．31C．32D．325.横截面尺寸为a×b的矩形波导管，内部填充理想介质时的截止频率221()()2cmnfabu，工作频率为f的电磁波在该波导中传播的条件是（B）。A．f=fcB．f＞fcC．f＜fcD．f≤fc四、解答题（每小题15分，共计15分）1、论述垂直极化波斜射到理想导体表面时，理想导体外表面合成波的特点。答案：(1)合成波沿平行于分界面的方向传播；(2)合成波的振幅在垂直于导体表面的方向上呈驻波分布；(3)合成波是非均匀平面波；(4)在波的传播方向上无磁场分量，有电场分量，是TM波。五、计算题（每小题10分，共40分）1..均匀平面波的磁场强度H的振幅为1(/)3Am在自由空间沿ze方向传播，其相位常数30(/)radm，当t=0时，z=0时，H在ye方向。（1）写出E和H的表达式；（2）求频率和波长。答案：按题意磁场表示式1cos()(/)3gHewtzAm则电场为[]40cos()(/)zxEeHewtzVm由30(/)radm则入20.21()m密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级姓名学号………………………………密………………………………封………………………………线………………………………密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级姓名学号………………………………密………………………………封………………………………线………………………………电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）991.4310()2910(/)cfHZWfrads∴磁场、电场分别表示为：991cos(91030)(/)340cos(91030)(/)yxHetzAmEetzVm2．均匀平面波的电场振幅为100(/)EimVm，从空气中垂直入射到无损耗媒质平面上（0,4,1222rr），求反射波与透射波的电场振幅。3.解：（1）在内外导体为理想导体的情况下，电场和磁场只存在于内外导体之间的理想介质中，内外导体表面的电场无切向分量，只有电场的径向分量。利用高斯定理和安培环路定理，容易求得内外导体之间的电场和磁场分别为内外导体之间任意横截面上的坡印廷矢量穿过任意横截面的功率为（2）当导体的电导率σ为有限值时，导体内部存在沿电流方向的电场根据边界条件，在内导体表面上电场的切向分量连续，内导体表面外侧的坡印廷矢量为进入每单位长度内导体的功率为4．设计一工作波长cm10的矩形波导管，材料用铜，内充气，并要求10TE模的工作频率至少有30%的安全系数，即01023.17.0fff，此处0201,ff分别表示01TE波和02TE波模的截止频率。,ln()UEeba2πIHe()ab2[]()ln()2π2πln()zUIUISEHeeebaba2d2πd2πln()bzSaUIPSeSUIba2ln()πzaUIEeeabaa外2πaIHea外2232()2π2πln()zaaIUISEHeeaaba外外外22122320()d2πd2ππSaIIPSSazRIaae外电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）皖西学院11—12学年度第1学期期末考试试卷（B卷）机电系电信专业09级电磁场与电磁波课程一．判断题（每小题2分，共20分）√√×√√×√×√×二、填空题（每小题2分，共10分）1.在球坐标系中，沿Z方向的电偶极子的辐射场（远区场）的空间分布与坐标r的关系为1/r，与坐标的关系为sin。2.均匀平面电磁波由空气中垂直入射到无损耗介质（0,4,00）表面上时，反射系数=-1/3，透射系数=2/3。3.双线传输的负载电阻ZL=ZO时（特性阻抗），传输线工作在行波状态；而终端短路（ZL=0）时，则工作在驻波状态。4.已知介质中有恒定电流J分布，则此介质中磁场强度H与J的关系为HJ，而磁感应强度B的散度为0。5.电磁波的极化一般的情况是椭圆极化波，它的两种特殊情况是直线极化波和-------圆------极化波。二、选择题（每小题3分，共15分）1、介电常数为的介质区域中，静电荷的体密度为，已知这些电荷产生的电场为（x,y,z），而ED，则下面正确的是（C）。A．0DB．0/EC．DD．/D2.磁感应强度)()23(3mzyezyexeBzyx，式中的m值应为（D）。A．m=2B．m=3C．m=4D．m=63.两个相互平行的导体平行板电容器，与电容C无关的是（A）。A．导体板上的电荷B．平板间的电介质C．导体板的几何形状D．两导体板的相对位置4.穿透深度与电磁波频率及媒质参数的关系是（D）。A．fB．fC．f2D．f15.电偶极子的远区辐射场是（C）。A．非均匀平面波B．均匀平面波C．非均匀球面波D．均匀球面波三、解答题（每小题15分，共计15分）1.论述导电媒质中均匀平面波的传播特点。答：（1）电场和磁场与传播方向垂直；（2）电场与磁场的振幅呈指数衰减；（3）波阻抗为复数，电场与磁场不同相位；（4）电磁波相速与频率有关；（5）平均电磁场能量密度大于平均电场能量密度。四、计算题（每小题12分，共60分）1.一均匀平面波自空气中垂直入射到半无限大无耗介质表面上，已知空气中合成波的驻波比为3，介质内透射波的波长是空气中波长的1/6，且介质表面上为合成波电场的最小点，求介质相对磁导率r和相对介电常数r。答案：驻波比为18,2366,9131120212131100202202011212rrrrrrrrrrS所以有：又因为，又因为，最小点，故由于界面上是合成波的密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级姓名学号………………………………密………………………………封………………………………线………………………………密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级姓名学号………………………………密………………………………封………………………………线………………………………电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）2.设计一个矩形谐振腔，使在1GHZ及1.5GHZ分别谐振于两个不同模式上。3.有一均匀平面波，在0,4,00的媒质中传播，其电场强度)3sin(kztEEm，若已知频率f=150MHZ，平均功率密度为3/265.0mW。求（1）.电磁波的波数、相速、波长和波阻抗；（2）t=0,z=0时电场的值。电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）4.两块无限大导体平板分别置于X=0和X=d处，板间充满电荷，其体电荷密度为xd0，极板的电位分布设为0和U0，如图所示，求两板间电位和电场强度。Y0)(x0U0dX--电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）皖西学院11—12学年度第1学期期末考试试卷（C卷）机电系电信专业09级电磁场与电磁波课程一．判断题（每小题2分，共20分）√×√×√√√×√√二、填空题（每小题2分，共10分）1.已知体积为V的媒质的磁导率为，其中的恒定电流J分布在空间，产生于该体积内的磁场分布为B和H，则该体积内的静磁能量密度为HB21，体积内总静磁能量为dvBHV21。2.电偶极子的远场区域指的是电磁辐射区域；在远场区，电场强度的振幅与距离r成-----反比------------关系3.理想介质分界面上电场强度E满足的边界条件是0)(21EEen，电位移矢量D满足的边界条件是0)(21DDen。4.两个同频率、同方向传播，极化方向相互垂直的直线极化波的合成波为圆极化波，则这两个直线极化波的振幅为相等，相位差为2。5.均匀平面波由空气中垂直入射到理想介质（0,4,00）表面上时，反射系数=-1/3，透射系数=2/3。二、选择题（每小题3分，共15分）1.电偶极子的远区辐射场是有方向性的，其方向性因子为（B）。A．cosB．sinC．2sinD．sin)cos2cos(2.用镜像法求解电场边值问题时，判断镜像电荷的选取是否正确的根据是：（D）A．镜像电荷是否对称B．电位所满足方程是否改变C．边界条件是否保持不变D．同时选择B和C3.均匀平面波从空气中垂直入射到理想介质（0,,25.200）表面上，则电场反射系数为（A）。A．51B．52C．139D．544.横截面尺寸为a×b的矩形波导管，介质的截止波长为22)()(2bnamc，若工作波长为，则电磁波在该波导中传播的条件是（D）。A．cB．cC．cD．c5.若传输线工作在混合波状态，则传输线终端反射系数2，电压驻波系数S满足关系是：（D）（A）1,02S（B）S,12（C）S1,12（D）S1,12四、解答题（每小题15分，共计15分）1、论述电偶极子辐射远场区的性质。答案：（1）远区场是辐射场，电磁波沿径向辐射（2）远区场是横电磁波；（3）远区场是非均匀球面波；（4）远区场的振幅与R成反比；（5）远区场是分布有方向性。五、计算题（每小题10分40分）1.均匀平面波自空气中垂直入射到两种无耗电介质界面上，当反射系数与透射系数的大小相等时，其驻波比等于多少？密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级姓名学号………………………………密………………………………封………………………………线………………………………密封线内不要答题，班级、姓名、学号必须写在密封线内。班级姓名学号………………………………密………………………………封………………………………线………………………………电磁场与电磁波（共4页）电磁场与电磁波（共4页）2.一空气填充的圆柱形波导，周长为25.1厘米，其工作频率为3GHZ，求该波导内可能传播的模式。答案：由于工作波长为的模式就可以传播。只要满足cmcmfcc101