12年HEU电磁场期末-A卷标准答案

所有题都限定了是真空中,如果写成?,?,大家改卷的时候商量酌情扣分

第一题 填空 共五题: 共30分,每空2分

1.写出频域形式的麦克斯韦方程组:??H?Jc?j?D,??E??j?B, ??B?0,??D??。写出时域

的媒质本构方程:D??E,B??H,Jc??E。(矢量半箭头全箭头都可以,但是没有复数标志不得分)

2.矢量函数F,写出其散度的定义式limS?F?dS?V?F?dl,旋度的定义式 limlmax?S?0?V?0?S?en,散度定理公式:

S(等号可左右互换,定义须完全一致) ?F?dS????FdV,斯托克斯定理公式:?(??F)?dS??F?dl。

VSl3.在真空无界自由空间中,位于坐标原点的点电荷q在相距r远处的球坐标下的电场强度E(r)?q4??0r2er,电

位?(r)?q4??0r。

4.已知真空中有一自由体电荷,其电位函数为?=2xy?20z?4ln(x?y)V,求其在场点P(x,y,z)?P(6m,-2.5m,3m)处的?= -134.97V, E?(单位必须有,否则每空扣0.5分)

5.写出恒定电场中焦耳-楞次定律的微分形式:p?E?J,两种不同导电媒质分界面上恒定电场的场量应遵从的

2边界条件:J1n?J2n,E1t?E2t。(p??E和p?J/?也算对)

26.给定传导电流密度Jc,写出真空中恒定磁场的矢量形式的泊松方程:?A???0Jc。

222。

27.真空无源自由空间中动态电磁场的磁场强度为H?eyH0cos(?t??x),求电场强度

E=?H0???0ezcos(?t??x)。(研究了一下书上的例题,如果写成?H0j?zsin??0ecos(?t??x)也算对) ?0z8.已知 H??jH0cos?cos(?xsin?)e场

ex?jH1sin?sin(?ycos?)ej?zcos?ey,写出与之对应的时谐电磁

:,

ex2H0cos?cos(?xsin?)sin(?t??zsin?)?ey2H1sin?sin(?ycos?)sin(?t??zsin?) E?eyEymsin(?t??x??)对应的复矢量E??jey2Eym2?j(?x??)e?j(?x??)。(写成?jeyEye也可以)

d2Ad2??2???J???????9.对于时谐电磁场,写出达朗贝尔方程:?A???,。(写成??J也算对) c22dtdt?10.对于真空中电偶极子的电磁场,远场的电场强度E和磁场强度H的方向在空间上 相互垂直,相位差为 0 ,振幅之比为 377Ω。

11.平面波的定义电场强度、磁场强度和传播方向满足右手螺旋关系、等相位面是平面的电磁波,均匀平面波的

定义 电场强度和磁场强度振幅为常量的平面电磁波 ,横电磁波的定义 电场强度和磁场强度均垂直于传播方向的电磁波(按书上的论述我觉得“在传播方向上无电磁场分量的电磁波”也可。 第二题 选择 共五题: 共10分,每题2分

1.以下关于恒定电场的叙述中,正确的是( C )

A. 恒定电场是有旋场、是无散场 B. 恒定电场是有旋场、是有散场 C. 恒定电场是无旋场、是无散场 D. 恒定电场是无旋场、是有散场 2.导体处于静电平衡时的特性不正确的是(B)

A.导体内E?0 B. 电荷以体密度的方式均匀分布在导体内

C. 导体是等位体(导体表面是等位面) D.导体表面与其外侧电场线正交

3.在各向同性媒质中,对于恒定磁场的电流I,磁感应强度B,磁场强度H,矢量磁位A下列关系正确的是:( A)

A. I与A的方向一致 B. I与B的方向一致 C. B与A的方向一致 D. 以上均不对 4.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正确的是(B)

A. E2n?? B E2t?0 C H2n?K(或?K) D B2t?0 5. 在分析恒定磁场时,引入矢量磁位,并令B???A的依据是( B ) A. ??B?0 B. ??B?0 C. ??B??J D. ??B??J 第三题 计算题 共五题: 共60分(注意给出详细步骤)

2222231.已知三个矢量分别为A?ex?exy?exy,zB?exx?eyx?ezyz。试求(12分) xyz221)??A,??B; 2)A?B,A?B;

3)求??A对中心在原点的一个

x 单位立方体的积分(如图1示);

图1

解:1)??A?2x?2xy?3xyz 2分

2222z o y ex ??B?ey??yx242ez??ex2yz?ez2x 2分 ?zy2z244??xx32)A?B?x?xy?xyz 2分

exA?B?x2x3)

eyx2y2x2ezx2y2z3?ex(x2y4z?x4y2z3)?ey(x3y2z3?x2y2z)?ez(x4?x3y2) 2分 y2z111222111???222?????AdV????(2x?2x2y?3x2y2z2)dxdydz?1 4分 5762.两块半无限大的导电平板构成夹角为?的电机系统,设板间电压为U0,极板间为真空状态且板间自由电荷体密度为???,坐标系如图2所示,试求导板间电场。(10分)

图2

解:

???2???2????2??2???0?????0?0? ????????U0将泛定方程直接积分2次,即得到通解为

????26??3?C1??C2 0式中,待定的积分常数为C1和C2,可以通过中给定的两个边界条件的代入解得:

??0,?=0,则C2?0 ?=?,?=U?22U00,则C1?6??? 0? 3分 1分 1分 1分

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