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单元测试十三交变电流电磁场和电磁波

第Ⅰ卷（选择题共40分）

一、本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分. 1.如图所示,在电路两端接上交变电流,保持电压不变,使频率增大,发现各灯的亮暗变化情况是：灯1变暗、灯2变亮、灯3不变.则M 、N 、L 处所接元件可能是( )

A.M 为电阻,N 为电容器,L 为电感器

B.M 为电阻,N 为电感器,L 为电容器

C.M 为电感器,N 为电容器,L 为电阻

D.M 为电容器,N 为电感器,L 为电阻答案：C

解析：电感、电容、电阻对交变电流的阻碍作用的大小分别用感抗X L =2πfL 、容抗X c =

π21

,电阻R=ρ

来表示,当交变电流的频率f ↑时,显然X L ↑,X C ↓,R 不变,即f ↑时,电感对交变电流的阻碍作用增大,灯变暗,M 可能是电感器;电容器对交变电流的阻碍作用变小,灯变亮,N 可能是电容器;L 是电阻.综上可知：C 选项正确.

2.中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重.其中客观原因是电网陈旧老化.近来进行农村电网改造，为减少远距离输电的损耗而降低电费价格，可采取的措施有( )

A.提高输送功率

B.应用超导材料做输电线

C.提高输电的电压

D.减小输电导线的横截面积答案：C

解析：远距离输电，主要损耗是线路电阻发热，即P 损=I 2R=I 2ρ

.要减小损耗，一是增大导线的横截面积，但这是十分有限的；二是减小材料的电阻率，这也是有限的，目前情况下更不可能应用超导材料做输电线；最有效的方法是减小电流，而在输送功率一定的情况下，只要提高电压就能减小电流，所以可采取的措施是采用高压输电.

3.(2006第四次全国大联考)如图所示为一理想变压器,在原线圈输入电压不变的条件下,要提高变压器的输入功率,可采用的方法是( )

A.只增加原线圈的匝数

B.只增加副线圈的匝数

C.只减小用电器R 1的电阻

D.断开开关S 答案：BC

解析：理想变压器P 入=P 出,P 入决定于P 出,而P 出=U 2I 2.

21U U =21

n n ,U 2=121n n U ?,I 2=负

R U 2,由以上各式知：B 、C 选项正确,A 、D 选项错.

4.当前,人们的生活已离不开电磁波.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是( ) A.把带电体和永磁体放在一起,就会在周围空间产生电磁场 B.电磁波在传播过程中,其波长始终保持不变

C.电视机、收音机和手机所接收的信息都属于电磁波

D.微波炉内所产生的微波不是电磁波,而是波长微小的机械波答案：C

解析：注意电磁波产生的条件及电磁波传播的规律. 5.如图(a)中呈柱面的磁极N 、S 与位于两极间的圆柱形铁芯O,使隙缝中磁场的磁感线沿圆的半径分布,磁感应强度的方向如图(b)中的箭头所示,大小处处都是B.一边长为L 的正方形平面线框abcd,其ab 、cd 两边与铁芯的轴线OO ′垂直,如图(a)所示,线框以恒定的角速度ω绕OO ′逆时针旋转,当t=0时,线框平面位于水平位置.则不同时刻线框中的感应电动势E 的大小( )

A.当ωt=

4π时,E=2

2L 2

B ω B.当ωt=2π时,E=L 2B ω C.当ωt=π时,E=L 2B ω D.当ωt=2π时,E=0

答案：BC

解析：在缝隙四面八方都存在沿半径方向的磁场,且磁场磁感应强度等大,线框切割磁感线时的速度总与磁场垂直,故线框转到任一位置上感应电动势大小都为E=BL 2ω,故B 、C 正确,A 、D 错误.

6.(2006北京高考理综)正弦交变电源与电阻R 、交流电压表按照图1所示的方式连接，R=10 Ω，交流电压表的示数是10 V .图2是交变电源输出电压u 随时间t 变化的图象.则（）

图1

图2

A.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos100πt A

B.通过R 的电流i R 随时间t 变化的规律是i R =2cos50πt A

C.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos100πt V

D.R 两端的电压u R 随时间t 变化的规律是u R =52cos50πt V 答案：A

解析：由题意可知,R 两端电压的最大值U m =2×10 V=102 V;由图象可求得ω：ω=

T π2=2

1022-?π rad/s=100π rad/s;所以R 两端电压：U R =U m cos ωt=102cos100πt V;通过R 的电流：i R =

U m

cos ωt=2cos100πt A,A 选项正确. 7.如图甲所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO ′与磁场边界重合.线圈按图示方向匀速转动.若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a →b →c →d →a 为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图象是图乙中所示的( )

甲

乙

答案：C

解析：显然线圈内产生的是正弦式交变电流,0—

T 内,i 大小从O 开始增大,方向a →d →c →b →a;4T —2T 内,i 大小从最大减小到0,方向a →d →c →b →a;2T —4

T 内,i 大小从最小增大到

最大,方向a →b →c →d →a;4

T —T 内,i 大小逐渐减小到0,方向a →b →c →d →a.C 正确.

8.图甲为某型号电热毯的电路图.将电热丝接在u=156sin120πt V 的电源上,电热毯被加热到一定温度后,由于P 的作用使输入的正弦交变电流仅有半个周期能够通过,即电压变为图乙所示的波形,从而进入保温状态.则此时交流电压表○V 的读数是( )

A.156 V

B.110 V

C.78 V

D.55 V 答案：C

解析：交流电压表○V 的读数应为电压的有效值,原正弦交流电电压的最大值是156 V,所以原

有效值为U 0=2

U =2156

V.设图乙所示的波形电压有效值为U,由有效值的概念可得：R U 2

×2T =R

U 2

×T,代入数据可解得：U=78 V. 9.如图所示，A 、B 是一对平行的金属板.在两板间加上一周期为T 的交变电压U 0，A 板的电势φA =0，B 板的电势φB 随时间的变化规律为：在0到

时间内，φB =U 0（正的常数）；在2

T 到T 时间内，φB =-U 0；在T 到23T 时间内，φB =U 0；在23

T 到2T 时间内，φB =-U 0……

现有一电子从A 板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力影响均可忽略.

则( )

图甲

A.若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B 板运动

B.若电子是在t=8

时刻进入的，它可能时而向B 板运动，时而向A 板运动，最后打在B 板上

C.若电子是在t=8

T 时刻进入的，它可能时而向B 板运动，时而向A 板运动，最后打在B 板上

D.若电子是在t=

时刻进入的，它可能时而向B 板运动,时而向A 板运动答案：AB 解析：依题意可画出A 、B 板电压随时间的变化图象如图乙所示,电子在t=0时刻进入电场后的v-t 图象如图丙①所示,由图象可知电子一直向B 板运动,最后打到B 板上,A 正确.

图乙

图丙

电子在t=

时刻进入电场后的v-t 图象如图丙②所示,由图象可知,在电子运动的一周内,电子先向B 运动后向A 板运动,但向B 板运动的位移大于向A 板的位移,故最后要打在B 板上,B 正确.

同理,由第③条v-t 图线可知C 错误. 电子在t=

T 时刻进入电场,电子开始就受力向A 返回,不能在电场中运动,故D 不对. 10.如图所示,理想变压器的初、次级分别接着完全相同的灯泡L 1、L 2,初、次级线圈的匝数比n 1∶n 2=2∶1,交流电源电压为U,则( )

A.灯L 1两端的电压为U/5

B.灯L 1两端的电压为3U/5

C.灯L 2两端的电压为2U/5

D.灯L 2两端的电压为U/2 答案：AC

解析：设原线圈电压为U 1,则副线圈电压为

U ,因副线圈电流是原线圈的2倍,所以L 2电压是L 1电压的2倍,即灯L 1两端电压为

U . 由U=

1U +U 1得U 1=54U

所以灯L 2电压U 2=

21U =52U,灯L 1电压为41U =5

U . 第Ⅱ卷（非选择题共60分）

二、本题共4小题,每小题4分,共16分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.

11.两只相同的电阻,分别接在正弦交流电和提供方波形交流电的电源上,两种交流电流的最大值相等,波形如图所示.在正弦交流电的一个周期内,电流在电阻上产生的焦耳热Q 1与方波

形交流电在电阻上产生的焦耳热Q 2之比为_____________.

答案：1∶2

解析：正弦式交流电的有效值I 1=

1m I =

1A;方波形交流电的有效值I 2=1 A.1T 内：

Q 1=I 12RT=(

1)2RT=

RT Q 2=I 22RT=RT Q 1∶Q 2=1∶2. 12.如图所示,一个矩形线圈abcd,已知ab 为l 1,ad 为l 2,在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕OO ′轴以角速度ω(从图中位置开始)匀速转动.则线圈中感应电动势的大小为____________.

答案：Bl 1l 2ωsin ωt

解析：当线圈平面与磁场方向平行时,产生的感应电动势最大： E m =Bl 1v ab ·2，v ab =

l ·ω，ε=E m sin ωt 综上可知：ε=Bl 1l 2ωsin ωt.

13.电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的,如图所示.在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室,用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场,从而在环形室内产生很强的电场,使电子加速.被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动,设法把高能电子引入靶室,能使其进一步加速.在一个半径为r=0.84 m 的电子感应加速器中,电子在被加速的4.2×10-3 s 时间内获得的能量为12 MeV ,这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的,磁通量从零增到1.8 Wb.电子共绕行了__________周.

电子感应加速器结构原理图

答案：2.8×104

解析：环形室内的感应电动势 E=

??Φ

=4.29×102 V 设电子在加速器中绕行了N 周,则电场力做功NeE 应该等于电子动能的增量,即 NeE=ΔE k =12×106×1.6×10-19 J 解得N=

E k

?=2.8×104(周). 14.如图所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V 的市电上,向额定电压为1.80×104 V 的霓虹灯供电,使它正常发光.为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12 mA 时,熔丝就熔断.

(1)熔丝的熔断电流是_________A;

(2)当副线圈电路中电流为10 mA 时,变压器的输入功率是_________W. 答案：(1)0.98 (2)180

解析：(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U 1、U 2、I 1、I 2. 根据理想变压器P 入=P 出得：I 1U 1=I 2U 2,U 1=220 V ,U 2=1.8×104 V 当I 2=12 mA=1.2×10-2 A 时,熔断电流I 1=

2U U I =0.98 A. (2)当I 2′=10 mA=1.0×10-2 A 时,输入功率P 入=P 出=I 2′U 2 代入数据得：P 入=180 W.

三、本小题共4小题,共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.

15.(10分)高频焊接是一种常用的焊接方法,其焊接的原理如图所示.将半径为10 cm 的待焊接的圆形金属工件放在导线做成的100匝线圈中,然后在线圈中通以高频的交变电流,线圈产生垂直于金属工件所在平面的变化磁场,磁场的磁感应强度B 的变化率为1 0002πsin ωt T/s.焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的99倍,工件非焊接部分每单位长度上的电阻为R 0=0.001π Ω·m -1,焊接的缝宽非常小.求焊接过程中焊接处产生的热功率.(取π2=10,不计温度变化对电阻的影响)

答案：P=4.95×104 W

解析：工件中产生的最大感应电动势E m =

t ??Φ=t B ??·S=t

??·πr 2 代入数据得E m =1002 V ,有效值E=100 V

工件非焊接部分的电阻R 1=R 0·2πr,代入数据得R 1=2×10-3 Ω

焊接部分电阻R 2=99R 1,总电阻R 总=R 1+R 2=100R 1=0.2 Ω 工件中电流I=

总

R E

=500 A 焊接处产生的热功率P=I 2R 2=4.95×104 W.

16.(12分)如图所示，矩形线框匝数n=250匝，ab=12 cm ，ad=10 cm ，线框置于B=

T 的

匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以转速120 r/min 匀速转动，线框通过滑环与外电路相连，外电路接有R=12 Ω 的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12 V 的氖泡L.求：

(1)当S 接e 时，电流表读数为多少？R 的热功率为多大？10 min 内外力对线框做功多少？ (2)当S 接e 时,在线圈从图示位置转过90°的过程中,流过电阻R 的平均电流为多少?流过电阻R 的电荷量为多少?(π2=10)

(3)当S 接f 时，氖泡闪光频率为多大？通电10 min ，氖泡发光总时间为多少？（线框电阻不计）

答案：(1)1.4 A 24 W 1.44×104 J (2)1.27 A 0.16 C (3)4 Hz 400 s

解析：(1)S 接e 时,由题知：ω=2πn=4π rad/s I=

m I =

R nBS 2ω

2410.012.02

250?????

ππ

=2 A ≈1.4 A

P=I 2·R=(2)2×12 W=24 W W=P ·t=24×10×60 J=1.44×104 J. (2)S 接e 时,I =

,E =t n ??Φ=4

T BS n ?=T nBS 4

而T=

ωπ2=ππn 22=n 1=60

1201 s=2

s 所以I =RT nBS 4=R nBS πω2=12

410.012.02

2502?????

?ππ

π A ≈1.27 A

Q R =I Δt=π2R nBS ω·4T =R nBS πω2·41ωπ2=R nBS (或R n ?Φ

代入数值得Q R =

.012.02

250???π

C ≈0.16 C.

(3)S 接f 时,根据正弦曲线变化规律,可知在交变电流的一个周期T 内,氖泡闪光2次,每次闪光

时间为

3T . 因T=2

s,故氖泡闪光频率为4 Hz.

通电10 min 氖泡发光的总时间为： t=

T 6010?×3

s=400 s. 17.(10分)一座小型水电站,利用流量2 m 3/s 、落差5 m 的河水发电,若单相发电机的效率为50%,输出电压为200 V ,已知发电站到用户架设的输电线总电阻为12 Ω,输电中输电线上允许损耗的功率为6%,用户所需电压为220 V ,求所用升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数比(变压器为理想变压器). 答案：

1258 44

587 解析：(1)画出输电的示意图(如图所示

(2)计算有关物理量发电站的发电功率P 1=mgh ×t %50=t

gh ×50%=5×104 W ① 输电线上功率损失P 损=I 线2R 线=线

线

R U 2

②

而P 损=P 1×6%=5×104×100

W=3×103 W ③ 由②知：I 线=

线

损R P =12

1033? A=16 A

U 线=线损R P ?=121033?? V=190 V 对升压变压器：P 1=P 2,即U 1I 1=U 2I 2

I 1=1

1U P =2001054? A=250 A

U 2=22I P =线

I P 1=161054

? V=3 125 V

对降压变压器：U 3=U 2-U

线

=(3 125-190) V=2 935 V ,U 4=220 V ,根据变压比,有

21n n =21U U =3125200=1258

43n n =43U U =220

2935=44587.

18.(12分)如图所示,两块水平放置的平行金属板板长L=1.4 m,板距d=30 cm,两板间有B=1.25

T 、垂直纸面向里的匀强磁场.在两板上加如图所示的脉动电压.在t=0时,质量m=2×10-15 kg 、电荷量q=1×10-10 C 的正离子,以速度v 0=4×103 m/s 从两板中间水平射入,试问：

(1)粒子在板间做什么运动?画出其轨迹. (2)粒子在场区运动的时间是多少? 答案：(1)粒子运动轨迹见解析图. (2)6.5×10-4 s

解析：(1)在第一个10-4 s 内,电场、磁场同时存在,离子受电场力、洛伦兹力分别为F=qE=q

=5×10-7 N(方向向下),f=Bqv=5×10-7 N(方向向上),离子做匀速直线运动.位移为s=v 0t=0.4 m. 第二个10-4 s 内,只有磁场,离子做匀速圆周运动,r=Bq

m v 0=6.4×10-2 m<2d ,不会碰板.T=

Bq m

π2≈1×10-4 s,即正巧在无电场时离子转满1周. 易知以后重复上述运动,故轨迹如图.

(2)因

s L =4

.04

.1=3.5,由图可知离子在场区范围内转了3周,历时t 1=3T=3×10-4 s;另有做匀速运动的时间t 2=

v L

=3.5×10-4 s. 总时间t=t 1+t 2=6.5×10-4

(完整版)电磁场与电磁波答案(第四版)谢处方

一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B g ；（4）AB θ；（5）A 在B 上的分量；（6）?A C ；（7）()?A B C g 和()?A B C g ；（8）()??A B C 和()??A B C 。解（1 ）23A x y z +-= ==-e e e A a e e e A （2）-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e （3）=A B g (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e g －11 （4）由 cos AB θ ===A B A B g ，得 1cos AB θ- =(135.5=o （5）A 在B 上的分量 B A =A cos AB θ ==A B B g （6）?=A C 1 235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于?=B C 04 1502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 123041 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C g (23)x y z +-e e e g (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C g (1014)x y z ---e e e g (52)42x z -=-e e （8）()??=A B C 1014502x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e ()??=A B C 1 238 5 20 x y z -=e e e 554411x y z --e e e

哈工大电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告班级：学号：姓名：同组人：

实验一电磁波的反射实验 1.实验目的：任何波动现象（无论是机械波、光波、无线电波），在波前进的过程中如遇到障碍物，波就要发生反射。本实验就是要研究微波在金属平板上发生反射时所遵守的波的反射定律。 2.实验原理：电磁波从某一入射角i射到两种不同介质的分界面上时，其反射波总是按照反射角等于入射角的规律反射回来。如图（1-2）所示，微波由发射喇叭发出，以入射角i设到金属板M M',在反射方向的位置上，置一接收喇叭B，只有当B处在反射角i'约等于入射角i时，接收到的微波功率最大，这就证明了反射定律的正确性。 3.实验仪器：本实验仪器包括三厘米固态信号发生器，微波分度计，反射金属铝制平板，微安表头。 4.实验步骤： 1）将发射喇叭的衰减器沿顺时针方向旋转，使它处于最大衰减位置； 2）打开信号源的开关，工作状态置于“等幅”旋转衰减器看微安表是否有显示，若有显示，则有微波发射； 3）将金属反射板置于分度计的水平台上，开始它的平面是与两喇叭的平面平行。 4）旋转分度计上的小平台，使金属反射板的法线方向与发射喇叭成任意角度i，然后将接收喇叭转到反射角等于入射角的位置，缓慢的调节衰减器，使微 μ）。安表显示有足够大的示数（50A

5）熟悉入射角与反射角的读取方法，然后分别以入射角等于30、40、50、60、70度，测得相应的反射角的大小。 6）在反射板的另一侧，测出相应的反射角。 5.数据的记录预处理记下相应的反射角，并取平均值，平均值为最后的结果。 5.实验结论：?的平均值与入射角0?大致相等，入射角等于反射角，验证了波的反射定律的成立。 6.问题讨论： 1.为什么要在反射板的左右两侧进行测量然后用其相应的反射角来求平均值？答：主要是为了消除离轴误差，圆盘上有360°的刻度，且外部包围圆盘的基座上相隔180°的两处有两个游标。，不可能使圆盘和基座严格同轴。在两者略有不同轴的情况下，只读取一个游标的读数，应该引入离轴误差加以考虑——不同轴的时候，读取的角度差不完全等于实际角度差，圆盘半径偏小

电磁场与电磁波实验报告-2

电磁场与电磁波实验报告

实验一电磁场参量的测量实验目的 1、在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性互相垂直。 2、熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定电磁波的相位常数和波速实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长的值，再由2，f 得到电磁波的主要参量：和等。本实验采取了如下的实验装置设入射波为E i E）e j，当入射波以入射角!向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波E r和折射波E t。设介质板的反射系数为R,由空气进入介质板的折射系数为T o，由介质板进入空气的折射系数为T c，另外，可动板 P r2和固定板P r1都是金属板，其电场反射系数都为-1。在一次近似的条件下,

接收喇叭处的相干波分别为E M RT o T c E oi e j 1，RT o T c E^e j 2 这里 1 2L ri L r3 L ri ；2 2L「2 L“2L M 2 L L r3 L2；其中L L2 L i|。又因为为定值，L2则随可动板位移而变化。当P r2移动L值，使P r3有零指示输出时，必有E M与E r2反相。故可采用改变P r2的位置，使尺3输出最大或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长和相位常数。下面用数学式来表达测定波长的关系式。在P r3处的相干波合成为E r E M E「2 e j 1 e j2 j 1 2 / 或写成E r2RT0T c E0i cos 2 e 2（1-2）式中 1 2 2 L 为了测量准确，一般采用P3零指示法，即cos 20 或（2n 1），n=0,1,2…… 这里n表示相干波合成驻波场的波节点（E r 0 ）数。同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把n=0时E r 0驻波节点为参考节点的位置L。 2 又因 2 — L （1-3） 2 故2n 1 2 — L 或 4 L （2 n 1）（1-4）由（1-4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长的值。当n=0的节点处L。作为第一个波节点，对其他N值则有： n=1, 4 L 4L1 L0 2 ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。

电磁场与电磁波复习

一、名词解释 1.通量、散度、高斯散度定理通量：矢量穿过曲面的矢量线总数。（矢量线也叫通量线，穿出的为正，穿入的为负）散度：矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。高斯散度定理：任意矢量函数A的散度在场中任意一个体积内的体积分，等于该矢量函在限定该体积的闭合面的法线分量沿闭合面的面积分。 2.环量、旋度、斯托克斯定理环量：矢量A沿空间有向闭合曲线C的线积分称为矢量A沿闭合曲线l的环量。其物理意义随A 所代表的场而定，当A为电场强度时，其环量是围绕闭合路径的电动势；在重力场中，环量是重力所做的功。旋度：面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商，当该体积所有尺寸趋于无穷小时极限的一个矢量。斯托克斯定理:一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。 3.亥姆霍兹定理在有限区域V内的任一矢量场，由他的散度，旋度和边界条件（即限定区域V的闭合面S上矢量场的分布）唯一的确定。说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度 4.电场力、磁场力、洛仑兹力电场力：电场力：电场对电荷的作用称为电力。磁场力：运动的电荷，即电流之间的作用力，称为磁场力。洛伦兹力：电场力与磁场力的合力称为洛伦兹力。 5.电偶极子、磁偶极子电偶极子：一对极性相反但非常靠近的等量电荷称为电偶极子。磁偶极子：尺寸远远小于回路与场点之间距离的小电流回路（电流环）称为磁偶极子。 6.传导电流、位移电流传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化而产生的电流。 7.全电流定律、电流连续性方程全电流定律（电流连续性原理）：任意一个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和。电流连续性方程： 8.电介质的极化、极化矢量电介质的极化：把一块电介质放入电场中，它会受到电场的作用，其分子或原子内的正，负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转，形成一个个小电偶极子，这种现象称为电介质的极化。极化矢量P：单位体积内的电偶极矩矢量和。 9.磁介质的磁化、磁化矢量磁介质的磁化：当把一块介质放入磁场中时，它也会受到磁场的作用，其中也会形成一个个小的磁偶极子，这种现象称为介质的磁化。

电磁场与电磁波课后习题及答案六章习题解答

第六章时变电磁场 6.1 有一导体滑片在两根平行的轨道上滑动，整个装置位于正弦时变磁场 5cos mT z e t ω=B 之中，如题6.1图所示。滑片的位置由0.35(1cos )m x t ω=-确定，轨道终端接有电阻0.2R =Ω，试求电流i. 解穿过导体回路abcda 的磁通为 5cos 0.2(0.7) cos [0.70.35(1cos )]0.35cos (1cos )z z d B ad ab t x t t t t ωωωωωΦ==?=?-=--=+? B S e e 故感应电流为 11 0.35sin (12cos ) 1.75sin (12cos )mA in d i R R dt t t t t R ωωωωωωΦ = =-=-+-+E 6.2 一根半径为a 的长圆柱形介质棒放入均匀磁场0z B =B e 中与z 轴平行。设棒以角速度ω绕轴作等速旋转，求介质内的极化强度、体积内和表面上单位长度的极化电荷。解介质棒内距轴线距离为r 处的感应电场为 00z r r r B φωω=?=?=E v B e e B e 故介质棒内的极化强度为 00000(1)()e r r r r B r B εεεωεεω==-=-P E e e X 极化电荷体密度为 200 00 11()()2()P rP r B r r r r B ρεεωεεω?? =-??=- =--??=--P 极化电荷面密度为 0000()()P r r r a e r a B σεεωεεω==?=-?=-P n B e 则介质体积内和表面上同单位长度的极化电荷分别为 220020012()212()P P PS P Q a a B Q a a B πρπεεωπσπεεω=??=--=??=- 6.3 平行双线传输线与一矩形回路共面，如题6.3图所示。设0.2a m =、0.1m b c d ===、7 1.0cos(210)A i t π=?，求回路中的感应电动势。

浙江大学-电磁场与电磁波实验(第二次).doc

本科实验报告课程名称：电磁场与微波实验姓名：wzh 学院：信息与电子工程学院专业：信息工程学号：xxxxxxxx 指导教师：王子立选课时间：星期二9-10节 2017年 6月 17日 Copyright As one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life. ——W z h 实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：王子立成绩：__________________ 实验名称： CST仿真、喇叭天线辐射特性测量实验类型：仿真和测量同组学生姓名：矩形波导馈电角锥喇叭天线CST仿真一、实验目的和要求 1. 了解矩形波导馈电角锥喇叭天线理论分析与增益理论值基本原理。 2．熟悉 CST 软件的基本使用方法。 3．利用 CST 软件进行矩形波导馈电角锥喇叭天线设计和仿真。二、实验内容和原理 1. 喇叭天线概述喇叭天线是一种应用广泛的微波天线,其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。合理的选择喇叭尺寸,可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣,较小副瓣和较高的增益。因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛,是一种常见的测试用天线。喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的,由于是波导开口面的逐渐扩大,改善了波导与自由空间的匹配,使得波导中的反射系数小,即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去,反

电磁场与电磁波实验指导书2014(2)

实验一、电磁波参量的测量 1.实验目的：（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E、H和S 互相垂直。（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β和波速υ。（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。 2.实验仪器：（1）DH1211型3cm固态源1台（2）DH926A型电磁波综合测试仪1套（3）XF-01选频放大器1台（4）PX-16型频率计 3.实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上形成驻波分布。通过测定驻波场节点的分布，求得波长λ的值，由 2π β λ =、f υλ =得到电磁波的主要参数：β、υ

设0r P 入射波为:0j i i E E e βγ -= 当入射波以入射角θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。设入射波为垂直极化波，用R ⊥表示介质板的反射系数，用0T ⊥和T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，则3r P 处的相干波分别为： 110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++V 其中，21L L L ?=- 因为1L 是固定值，2L 则随可动板位移L V 而变化。当2r P 移动L V 值时，使3r P 具有最大输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L V 值，使3r P 具有零值输出指示时，必有1r E 和2r E 反相。故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。在3r P 处的相干波合成 1 21210()i i r r r i E E E R T T E e e φφε--⊥⊥=+=-+ 或写成 12( ) 12 2 102cos( )2 j r i E R T T E e φφεφφ+-⊥⊥-=- 式中12L φφφβ=-=V V 为测准入值，一般采用 3r P 零指示办法，即 cos( )02φ=V 或(21)22 n φπ =+V n=0.1.2….. n 表示相干波合成驻波场的波

电磁场与电磁波答案(无填空答案).

电磁场与电磁波复习材料简答 1．简述恒定磁场的性质，并写出其两个基本方程。 2．试写出在理想导体表面电位所满足的边界条件。 3．试简述静电平衡状态下带电导体的性质。答：静电平衡状态下，带电导体是等位体，导体表面为等位面；（2分）导体内部电场强度等于零，在导体表面只有电场的法向分量。（3分） 4．什么是色散？色散将对信号产生什么影响？答：在导电媒质中，电磁波的传播速度随频率变化的现象称为色散。（3分）色散将使信号产生失真，从而影响通信质量。（2分） 5．已知麦克斯韦第二方程为t B E ??- =?? ，试说明其物理意义，并写出方程的积分形式。 6．试简述唯一性定理，并说明其意义。 7．什么是群速？试写出群速与相速之间的关系式。

8．写出位移电流的表达式，它的提出有何意义？ 9．简述亥姆霍兹定理，并说明其意义。答：当一个矢量场的两类源(标量源和矢量源)在空间的分布确定时，该矢量场就唯一地确定了，这一规律称为亥姆霍兹定理。（3分）亥姆霍兹定理告诉我们，研究任意一个矢量场（如电场、磁场等），需要从散度和旋度两个方面去研究，或者是从矢量场的通量和环量两个方面去研究 10．已知麦克斯韦第二方程为S d t B l d E S C ???-=???，试说明其物理意义，并写出方程的微分形式。答：其物理意义：随时间变化的磁场可以产生电场。（3分）方程的微分形式： 11．什么是电磁波的极化？极化分为哪三种？答：电磁波的电场强度矢量的方向随时间变化所描绘的轨迹称为极化。（2分）极化可以分为：线极化、圆极化、椭圆极化。 12．已知麦克斯韦第一方程为 t D J H ??+ =?? ，试说明其物理意义，并写出方程的积分形式。

电磁场与电磁波点电荷模拟实验报告

重庆大学电磁场与电磁波课程实践报告题目：点电荷电场模拟实验日期：2013 年12 月7 日 N=28

《电磁场与电磁波》课程实践点电荷电场模拟实验 1.实验背景电磁场与电磁波课程内容理论性强，概念抽象，较难理解。在电磁场教学中，各种点电荷的电场线成平面分布，等势面通常用等势线来表示。MATLAB 是一种广泛应用于工程、科研等计算和数值分析领域的高级计算机语言，以矩阵作为数据操作的基本单位，提供十分丰富的数值计算函数、符号计算功能和强大的绘图能力。为了更好地理解电场强度的概念，更直观更形象地理解电力线和等势线的物理意义，本实验将应用MATLAB 对点电荷的电场线和等势线进行模拟实验。 2.实验目的应用MATLAB 模拟点电荷的电场线和等势线 3.实验原理根据电磁场理论，若电荷在空间激发的电势分布为V ，则电场强度等于电势梯度的负值，即： E V =-? 真空中若以无穷远为电势零点，则在两个点电荷的电场中，空间的电势分布为： 1 212010244q q V V V R R πεπε=+=+ 本实验中，为便于数值计算，电势可取为

1212 q q V R R =+ 4.实验内容应用MATLAB 计算并绘出以下电场线和等势线，其中q 1位于(-1,0,0)，q 2位于(1,0,0)，n 为个人在班级里的序号： (1) 电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q 2:q 1 = 1，q 2为负电荷）； (2) 两个不等量异号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2，q 2为负电荷）； (3) 两个等量同号电荷的电场线和等势线； (4) 两个不等量同号电荷的电场线和等势线（q 2:q 1 = 1 + n /2）； (5) 三个电荷，q 1、q 2为(1)中的电偶极子，q 3为位于(0,0,0)的单位正电荷。、 n=28 （1）电偶极子的电场线和等势线（等量异号点电荷对q 2:q 1 = 1，q 2为负电荷）；程序1： clear all q=1; xm=2.5; ym=2; x=linspace(-xm,xm); y=linspace(-ym,ym); [X,Y]=meshgrid(x,y); R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2); R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2); U=1./R1-q./R2; u=-4:0.5:4; figure contour(X,Y,U,u,'--'); hold on plot(-1,0,'o','MarkerSize',12); plot(1,0,'o','MarkerSize',12); [Ex,Ey]=gradient(-U,x(2)-x(1),y(2)-y(1));

电磁场与电磁波(第三版)课后答案第1章

第一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B ；（4）A B θ；（5）A 在B 上的分量；（6）?A C ；（7）()?A B C 和()?A B C ；（8）()??A B C 和()??A B C 。解（1 ）23A x y z +-= = =e e e A a e e e A （2）-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e （3）=A B (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e －11 （ 4 ）由 c o s AB θ =1 1 2 3 8 = A B A B ，得 1 c o s A B θ- =(135.5- = （5）A 在B 上的分量 B A =A c o s AB θ = =- A B B （6）?=A C 1 235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于?=B C 04 1502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 1 230 4 1 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C (23)x y z +-e e e (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C (1014)x y z ---e e e (52)42x z -=-e e （8）()??=A B C 1014502 x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e ()??=A B C 1 238 5 20 x y z -=e e e 554411x y z --e e e 1.2 三角形的三个顶点为1(0,1,2)P -、2(4,1,3)P -和3(6,2,5)P 。（1）判断123P P P ?是否为一直角三角形；（2）求三角形的面积。

电磁场与电磁波实验实验六布拉格衍射实验

邮电大学电磁场与微波测量实验报告

实验六布拉格衍射实验一、实验目的 1、观察微波通过晶体模型的衍射现象。 2、验证电磁波的布拉格方程。二、实验设备与仪器 DH926B型微波分光仪，喇叭天线，DH1121B型三厘米固态信号源，计算机三、实验原理 1、晶体结构与密勒指数固体物质可分成晶体和非晶体两类。任何的真实晶体，都具有自然外形和各向异性的性质，这和晶体的离子、原子或分子在空间按一定的几何规律排列密切相关。晶体的离子、原子或分子占据着点阵的结构，两相邻结点的距离叫晶体的晶 10ｍ，与X射线的波长数量级相当。因此，格常数。晶体格点距离的数量级是-8 对X射线来说，晶体实际上是起着衍射光栅的作用，因此可以利用X射线在晶体点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的间距和相互位置的排列，以达到对晶体结构的了解。图4.1 立方晶格最简单的晶格是立方体结构。如图6.1这种晶格只要用一个边长为ａ的正立方体沿3个直角坐标轴方向重复即可得到整个空间点阵，ａ就称做点阵常数。通过任一格点，可以画出全同的晶面和某一晶面平行，构成一组晶面，所有的格点都在一族平行的晶面上而无遗漏。这样一族晶面不仅平行，而且等距，各晶面上格点分布情况相同。

为了区分晶体中无限多族的平行晶面的方位，人们采用密勒指数标记法。先找出晶面在ｘ、ｙ、ｚ3个坐标轴上以点阵常量为单位的截距值，再取3截距值的倒数比化为最小整数比（ｈ∶ｋ∶ｌ），这个晶面的密勒指数就是（ｈｋｌ）。当然与该面平行的平面密勒指数也是（ｈｋｌ）。利用密勒指数可以很方便地求出一族平行晶面的间距。对于立方晶格，密勒指数为（ｈｋｌ）的晶面族，其面间距 hkl d可按下式计算：2 2 2l k h a d hkl + + = 图6.2立方晶格在ｘ—ｙ平面上的投影如图6.2，实线表示（100）面与ｘ—ｙ平面的交线，虚线与点画线分别表示（110）面和（120）面与ｘ—ｙ平面的交线。由图不难看出 2、微波布拉格衍射根据用X射线在晶体原子平面族的反射来解释X射线衍射效应的理论，如有一单色平行于X射线束以掠射角θ入射于晶格点阵中的某平面族，例如图4.2所示之（100）晶面族产生反射，相邻平面间的波程差为 θ sin 2 100 d QR PQ= +（6.1）式（6.1）中 100 d是（100）平面族的面间距。若程差是波长的整数倍，则二反射波有相长干涉，即因满足

电磁场及电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告实验名称：有限差分法解电场边值问题实验日期：2012年12月8日姓名：赵文强学号：100240333 XX工业大学（威海）

问题陈述如下图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U0，金属槽接地，横截面如图所示，试计算此导体槽内的电位分布。参数说明：a=b=10m, U=100v 实验要求 1)使用分离变量法求解解析解； 2)使用简单迭代发求解，设-10 =100.1,1 x y ε?=?= ，两种情况分别求解数值解； 3)使用超松弛迭代法求解，设-10 =100.1 x y ε?=?= ，确定?（松弛因子）。求解过程一、分离变量法求解因为矩形导体槽在z方向为无限长，所以槽内电位函数满足直角坐标系中的二维拉普拉斯方程。 22 22 (0,)0,(,)0(0) (,0)0,(,)(0) x y y a y y b x x b U x a ?? ?? ?? ?? += ?? ==≤≤ ==≤≤

根据边界条件可以确定解的形式： 1ππ(,)sin()sinh()n n n x n y x y A a a ?∞ ='=∑ 利用边界条件0(,)x b U ?=求解系数。 01 ππsin( )sinh()n n n x n b A U a a ∞ ='=∑ 01 πsin( )n n n x U f a ∞ ==∑ 0 0041,3,5,2πsin()d π 2,4,6,a n U n n x f U x n a a n ?=? ==??=? ? 011 πππsin()sinh()sin()n n n n n x n b n x A U f a a a ∞ ∞ =='==∑∑ 041,3,5,πsinh(π/) 'πsinh()02,4,6,n n U n f n n b a A n b n a ? =? ==??= ? 01,3,5, 4ππ(,)sin()sinh()πsinh(π/)n U n x n y x y n n b a a a ?∞ == ∑ 简单迭代法求解二、有限差分法有限差分法（Finite Differential Method ）是基于差分原理的一种数值计算法。其基本思想：将场域离散为许多小网格，应用差分原理，将求解连续函数?的泊松方程的问题转换为求解网格节点上?的差分方程组的问题。泊松方程的五点差分格式 )(4 1 4243210204321Fh Fh -+++=?=-+++?????????? 当场域中,0=ρ得到拉普拉斯方程的五点差分格式

电磁场与电磁波复习大纲

硕士研究生《电磁场与电磁波》课程入学考试大纲一、参考书主要参考书：邵小桃，李一玫，王国栋编著，《电磁场与电磁波》（第一版），清华大学出版社，北京交通大学出版社，2014.1。辅助参考书：李一玫，邵小桃，郭勇编，《电磁场与电磁波基础教程》（第一版），中国铁道出版社，2010年。二、考试信息 1. 课程性质：初试专业课 2. 考试形式：笔试 3．试题类型：以填空、简答、计算题为主。三、考试内容和要求根据《电磁场与电磁波》教学大纲的要求，考生应全面了解电磁场和电磁波的理论体系，掌握静态场和时变场的分析和计算，对基本的电磁场分布和电磁波的传播特性有正确的理解和认识。考试内容和要求如下：第1章矢量分析主要内容：标量场和矢量场的概念，散度、旋度和梯度的物理意义，三个度的计算，直角坐标、圆柱坐标和球坐标的面元、线元、体积元，矢量的微积分运算，亥姆霍兹定理。要求： ●掌握标量场和矢量场的概念，散度、旋度和梯度的物理意义； ●在直角坐标、圆柱坐标和球坐标中，掌握三个度的计算，矢量的线积分、面积分和体积分的计算； ●了解亥姆霍兹定理的内容。第2章静电场主要内容：静电场的基本方程和边界条件，电偶极子的场分布，电位及其所满足的泊松方程和拉普拉斯方程，分离变量法，镜像法，电容，静电场能量。要求：

●掌握静电场的基本方程和边界条件，掌握源与场的互求； ●理解电偶极子的场分布； ●掌握电位的性质，掌握利用电位方程计算一维静电场的方法； ●了解介质的极化现象，重点掌握极化电荷的计算； ●掌握分离变量法，重点掌握直角坐标中的二维分离变量法； ●掌握镜像法，重点掌握直角坐标和球坐标的镜像法； ●重点掌握两导体电容的求解方法； ●理解静电场的能量和能量密度的概念，一般计算静电能和静电力。第3章恒定电场主要内容：恒定电场的基本方程和边界条件，电流密度的概念，静电比拟法。要求： ●掌握恒定电场的基本方程和边界条件； ●掌握导电媒质中恒定电场、电流、电荷的求解方法； ●掌握静电比拟法，重点求解常见电导。第4章恒定磁场主要内容：恒定磁场的基本方程和边界条件，矢量磁位和标量磁位，磁偶极子的场分布，磁介质的磁化，电感，磁场能量。要求： ●掌握恒定磁场的基本方程和边界条件，掌握源与场的互求 ●掌握运用比奥-沙伐定律和安培环路定律计算典型的磁场分布； ●掌握矢量磁位的性质以及利用矢量磁位计算恒定磁场的方法； ●了解介质的磁化现象，会计算磁化电流； ●重点掌握自感和互感的求解方法； ●理解恒定磁场的能量和能量密度的概念。第5章时变电磁场主要内容：麦克斯韦方程组和边界条件，坡印廷矢量和坡印廷定理，电磁能量密度，时变场的动态位，时谐场的复数表示法，波动方程。要求： ●掌握麦克斯韦方程组和边界条件，重点掌握无源区电场和磁场的互求； ●熟练掌握时谐场的复数表示法和计算正弦电磁场； ●理解坡印廷定理的物理意义，重点掌握坡印廷矢量的计算；

电磁场与电磁波实验报告电磁波反射和折射实验

电磁场与微波测量实验报告学院：班级：组员：撰写人：学号：序号：

实验一电磁波反射和折射实验一、实验目的 1、熟悉S426型分光仪的使用方法 2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法 3、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法二、实验设备与仪器 S426型分光仪三、实验原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。四、实验内容与步骤 1、熟悉分光仪的结构和调整方法。 2、连接仪器，调整系统。仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。 3、测量入射角和反射角反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。这是小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读书就是入射角，五、实验结果及分析记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律表格分析：（1）、从总体上看，入射角与反射角相差较小，可以近似认为相等，验证了电磁波的反射定律。（2）、由于仪器产生的系统误差无法避免，并且在测量的时候产生的随机误差，所以入射角

电磁场与电磁波实验讲义

电磁场与电磁波实验讲义（试用）实验一、电磁波的反射特性研究一、实验目的 1、研究电磁波在良导体表面的反射; 2、熟悉微波分光仪DH962B的使用方法。二、实验原理如上图所示, 射, 我们用一块金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律,即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上,反射线和入射线分居在法线两侧,反射角等于入射角(如上图所示,θr =θi)。三、实验装置

(1) 四、实验内容和步骤 1、熟悉微波分光仪的结构、仪器的连接和系统调整: 在微波分光仪的底座上有两个支臂,其中一个为固定支臂,另一个支臂则可绕中心轴旋转(带固定螺钉),发射喇叭天线和信号源安装在固定支臂上,接收喇叭天线和微安表安装在旋转支臂上。微波分光仪底座中央有一带角度刻度线的园形工作平台。仪器连接时,两喇叭天线的口面应正对,它们各自的轴线应在同一条直线上,两个臂的位置指针应分别指向工作平台的900刻度处。按信号源的操作规程打开电源,调节衰减器使微安表有一适当的读数(满量程的三分之二及以上,这样可以减小读数误差对测试结果的影响)。将带支座的金属反射

板放在园形工作平台上(注意:金属反射板的平面应与支座下面的小园盘上的某一对刻度线一致),在将带支座的金属反射板放在园形工 (2) 作平台上时,应注意两点:(1)使小园盘的刻度线(与金属板平面一致的一对刻度线)与工作平台上相应900刻度的一对刻度线一致,这时工作平台上的00刻度线就与金属反射板的法线方向一致;(2)利用工作平台上的固定螺钉将金属反射板的支座固定。 2、测量入射角和反射角: 转动工作平台,使固定臂的指针指在某一角度处,该角度数就是入射角,然后转动旋转臂使微安表的读数达到最大,此时旋转臂上的指针所指的刻度就是反射角。如果此时微安表的指示太大或太小,可调节信号源的衰减器,使微安表的指示有一适当值。做此项实验时,入射角最好取300至650之间,因为入射角太大接收喇叭天线有可能直接接收到入射波。按下表所示入射角,分别测出它们所对应的反射角。注意:实验时应注意周围环境对测试结果的影响;实验装置附近不可有运动物体,甚至测量者头部的移动都有可能影响测量结果,所以测量者应坐在接收天线后面读数。

电磁场与电磁波概念复习资料

一、判断 1. 安培环路定理中，其电流I 是闭合曲线所包围的电流； 2. 恒定磁场是无源、有旋场； P111 3. 体电荷密度的单位是C/m3； P34 4. 面电荷密度的单位是C/m2； P35 5. 线电荷密度的单位是C/m ； P35 6. 体电流密度的单位是A/m2 ；P36 7. 面电流密度的单位是A/m ； P37 8. 矢量场A 的散度是一个标量； 9. 如果0F ??=，则F A =??； P27 10. 如果0F ??=，则F u =-? ；P26 11. 判断回路中是否会出现感应电动势，则看回路所围面积的磁通是否变化； P63 12. 静电场的电容C 比拟恒定电场的电导G ； 13. 静电场的电位移矢量D 比拟恒定电场的电流密度J ；P108 14. 静电场的介电常数ε比拟恒定电场的电导率σ；P108 15. 时变电磁场的能量以电磁波的形式进行传播； P172 16. 在无源空间中，电流密度和电荷密度处处为0； P172 17. 坡印延定理描述的是电磁能量守恒关系； P176 18. 电导率为有限值的导电煤质存在损耗； P205 19. 在理想导体内不存在电场强度和磁场强度； 20. 弱导电煤质的损耗很小； P208 21. 在两种煤质的分界面上，存在面电流分布时，磁场强度H 的切向分量不连续； P79 22. 在两种煤质的分界面上，不存在面电流分布时，磁场强度H 的切向分量连续； P79 23. 在两种煤质的分界面上，电场强度E 切向分量连续； P79 24. 在两种煤质的分界面上，磁感应强度B 的法向分量连续； P79 25. 在两种煤质的分界面上，存在面电荷时，电位移矢量D 的法向分量不连续； P79 26. 在两种煤质的分界面上，不存在面电荷时，电位移矢量D 的法向分量连续； P79 27. 无旋场，其场量可以表示为另一个标量场的梯度； P26

电磁场与电磁波试题答案

《电磁场与电磁波》试题1 一、填空题（每小题1分，共10分） 1．在均匀各向同性线性媒质中，设媒质的导磁率为，则磁感应强度和磁场满足的方程为：。 2．设线性各向同性的均匀媒质中，称为方程。 3．时变电磁场中，数学表达式称为。 4．在理想导体的表面，的切向分量等于零。 5．矢量场穿过闭合曲面S的通量的表达式为：。 6．电磁波从一种媒质入射到理想表面时，电磁波将发生全反射。 7．静电场是无旋场，故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于。 8．如果两个不等于零的矢量的等于零，则此两个矢量必然相互垂直。 9．对平面电磁波而言，其电场、磁场和波的传播方向三者符合关系。 10．由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是无散场，因此，它可用函数的旋度来表示。二、简述题（每小题5分，共20分） 11．已知麦克斯韦第二方程为，试说明其物理意义，并写出方程的积分形式。 12．试简述唯一性定理，并说明其意义。 13．什么是群速？试写出群速与相速之间的关系式。 14．写出位移电流的表达式，它的提出有何意义？三、计算题（每小题10分，共30分） 15．按要求完成下列题目（1）判断矢量函数是否是某区域的磁通量密度？（2）如果是，求相应的电流分布。

16．矢量，，求（1）（2） 17．在无源的自由空间中，电场强度复矢量的表达式为（1）试写出其时间表达式；（2）说明电磁波的传播方向；四、应用题（每小题10分，共30分） 18．均匀带电导体球，半径为，带电量为。试求（1）球内任一点的电场强度（2）球外任一点的电位移矢量。 19．设无限长直导线与矩形回路共面，（如图1所示），（1）判断通过矩形回路中的磁感应强度的方向（在图中标出）；（2）设矩形回路的法向为穿出纸面，求通过矩形回路中的磁通量。 20．如图2所示的导体槽，底部保持电位为，其余两面电位为零，（1）写出电位满足的方程；（2）求槽内的电位分布

《电磁场与电磁波》仿真实验

《电磁场与电磁波》仿真实验 2016年11月《电磁场与电磁波》仿真实验介绍《电磁场与电磁波》课程属于电子信息工程专业基础课之一，仿真实验主要目的在于使学生更加深刻的理解电磁场理论的基本数学分析过程，通过仿真环节将课程中所学习到的理论加以应用。受目前实验室设备条件的限制，目前主要利用 MATLAB 仿真软件进行，通过仿真将理论分析与实际编程仿真相结合，以理论指导实践，提高学生的分析问题、解决问题等能力以及通过有目的的选择完成实验或示教项目，使学生进一步巩固理论基本知识，建立电磁场与电磁波理论完整的概念。本课程仿真实验包含五个内容：一、电磁场仿真软件——Matlab的使用入门二、单电荷的场分布三、点电荷电场线的图像四、线电荷产生的电位五、有限差分法处理电磁场问题目录一、电磁场仿真软件——Matlab的使用入门……………............................................... .4 二、单电荷的场分

布 (10) 三、点电荷电场线的图像 (12) 四、线电荷产生的电位 (14) 五、有限差分法处理电磁场问题 (17) 实验一电磁场仿真软件——Matlab的使用入门一、实验目的 1. 掌握Matlab仿真的基本流程与步骤； 2. 掌握Matlab中帮助命令的使用。二、实验原理（一）MATLAB运算 1.算术运算 (1)．基本算术运算 MATLAB的基本算术运算有：＋(加)、－(减)、*(乘)、/(右除)、\(左除)、 ^(乘方)。

注意，运算是在矩阵意义下进行的，单个数据的算术运算只是一种特例。 (2)．点运算在MATLAB中，有一种特殊的运算，因为其运算符是在有关算术运算符前面加点，所以叫点运算。点运算符有.*、./、.\和.^。两矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。例1：用简短命令计算并绘制在0≤x≦6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。程序：x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2; plot(x,y1,x, y2,x, y3) （二）几个绘图命令 1. doc命令：显示在线帮助主题调用格式：doc 函数名例如：doc plot，则调用在线帮助，显示plot函数的使用方法。 2. plot函数：用来绘制线形图形 plot(y),当y是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。 plot(x,y),其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y 坐标数据。 plot(x,y,s)

电磁场与电磁波复习题(含答案)

电磁场与电磁波复习题一、填空题 1、矢量的通量物理含义是矢量穿过曲面的矢量线总数，散度的物理意义矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。散度与通量的关系是矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。 2、散度在直角坐标系的表达式 z A y A x A z y x A A ?? ????++=??= div ；散度在圆柱坐标系下的表达； 3、矢量函数的环量定义矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分，旋度的定义过点P 作一微小曲面S,它的边界曲线记为L,面的法线方与曲线绕向成右手螺旋法则。当S 点P 时,存在极限环量密度。二者的关系 n dS dC e A ?=rot ；旋度的物理意义点P 的旋度的大小是该点环量密度的最大值；点P 的旋度的方向是该点最大环量密度的方向。

4.矢量的旋度在直角坐标系下的表达式。 5、梯度的物理意义标量场的梯度是一个矢量,是空间坐标点的函数。梯度的大小为该点标量函数?的最大变化率，即该点最大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线（面）相垂直的方向，它指向函数的增加方向等值面、方向导数与梯度的关系是梯度的大小为该点标量函数?的最大变化率，即该点最大方向导数;梯度的方向为该点最大方向导数的方向,即与等值线（面）相垂直的方向，它指向函数的增加方向.； 6、用方向余弦cos ,cos ,cos αβγ写出直角坐标系中单位矢量l e 的表达式； 7、直角坐标系下方向导数 u l ??的数学表达式是cos cos cos l αβγ????????ｕｕｕｕ＝＋＋ｘｙｚ，梯度的表达式x y z G e e e grad x y z φφφφφ???=++=?=???； 8、亥姆霍兹定理的表述在有限区域内，矢量场由它的散度、旋度及边界条件唯一地确定，说明的问题是矢量场的散度应满足的关系及旋度应满足的关系决定了矢量场的基本性质。

单元测试十三 交变电流 电磁场和电磁波