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时间:2020-09-08
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1、西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷学号:姓名:层次:专升本类别:网教专业:电气工程及其自动化2015年12月课程名称【编号】:电磁场与电磁波【1081】 A卷题号一二三四五总分评卷人得分(横线以下为答题区)一、分析题(共40分,每题10分)1、阐述任意理想介质中均匀平面电磁波的传播特性。答:(a)均匀平面电磁波的电场强度矢量和磁场强度矢量均与传播方向垂直,没有传播方向的分量,即对于传播方向而言,电磁场只有横向分量,没有纵向分量。这种电磁波称为横电磁波或称为TEM波。 (b)电场、磁场和传播方向互相垂直,且满足右手定则。 (c)电场和磁场相位相同,波阻抗为纯电阻性。 (d)复坡印
2、廷矢量为:从而得坡印廷矢量的时间平均值为平均功率密度为常数,表明与传播方向垂直的所有平面上,每单位面积通过的平均功率都相同,电磁波在传播过程中没有能量损失(沿传播方向电磁波无衰减)。(e)任意时刻电场能量密度和磁场能量密度相等,各为总电磁能量的一半。2、斜入射的均匀平面波可以分解为哪两个正交的线极化波?答:斜入射的均匀平面波都可以分解为两个正交的线极化波:一个极化方向与入射面垂直,称为垂直极化波;另一个极化方向在入射面内,称为平行极化波。3、矩形波导的传播特性参数有哪些?答:传播常数、截止频率、相速度、群速度、波导波长、波阻抗等。4、阐述天线分类中的任意三种分类方式。答:按天线特性分类
3、从方向性分:有强方向性天线、弱方向性天线、定向天线、全向天线、针状波束天线、扇形波束天线等。从极化特性分:有线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化天线又分为垂直极化和水平极化天线。从频带特性分:有窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。按天线上电流分布分类有行波天线、驻波天线。按使用波段分类有长波、超长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线。二、计算题(共60分,每题10分)5、给定矢量,,求:(1);(2);(3)答:(1);(2)35;(3)(1)(2)6、设求在点M(1,-2,1)处的。答:7、一个半径为a的球体均匀分布着体电荷密度()的电荷,球体内外介电常数均为,
4、求球体内外的电场强度及电位分布。解:采用球坐标系分析本题(只涉及了一个变量半径r,并未涉及其他角度变量)。在ra的区域,高斯面是一个与这个球体相同球心,以r为半径的球面,所包围的电荷是,()求解电势:由于电荷分布在有限区域,可选无穷远点为参考点。则在ra时8、单匝矩形线圈置于时变场中,如图所示。初始时刻,线圈平面的法向单位矢量与y轴成角。求:a)线圈静止时的感应电动势;b)线圈以速度绕x轴旋转时的感应电动势。答:a)线圈静止时,穿过线圈的
5、磁通为由式(2.59),故感应电动势为b)线圈以角速度绕x轴旋转时,法向单位矢量的方向随时间变化。在时刻,与y轴的夹角,所以故感应电动势为9、一个半径为的导体球的电位为,设无穷远处为零电位。求球内、外的电位分布。解:导体球是等位体,所以球内各点的电位均为U。球外的电位满足拉普拉斯方程两次积分,通解为根据边界条件求常数,边界条件如下。(1)r=a时=U.(2)r由上述边界条件,确定常数为:A=-aU,B=0,代入通解得10、半径为a的无限长直导线通有电流I,试计算导体内外的磁场强度。解:在H=在H=
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