华电工程电磁场历年试卷
国际教育学院2013-2014学年第二学期工程电磁场期中考试试题及答案
华北电力大学 2013-2014学年第二学期期中考试参考答案一、简答题（每题5分、共50分）1、镜像法作为求解静电场边值问题的一种方法，其理论依据是？求解某一区域的场分布时，能否在该区域内放入镜像电荷？确定镜像电荷位置和电荷量的思路是？解：镜像法理论依据是静电场边值问题唯一性定理。
不能，否则破坏了惟一性定理所要求的求解区域场源不变的前提条件。
思路是镜像电荷与求解区域内原分布的电荷共同产生的电场在边界上满足原来的边界条件。
2、什么是静电场的边值问题？静电场边值问题的方程采用电位函数来描述有何优点？解：已知求解区域内自由电荷分布、媒质和边界条件求解区域内的电位和电场分布。
优点：电位是标量，其方程形式相对简单，便于求解，且在实际中也容易得到电位的边界条件。
3、简述静电场边值问题唯一性定理的基本内容，它对我们求解边值问题有什么指导意义？解：只要求解区域电介质和电荷分布不变，边界条件确定，则求解区域中静电场的解答就是唯一的。
指导意义在于，求解位场时，不论采用哪一种解法，只要所求的解答在场域内场源分布不变的前提下，满足给定的边界条件，就可确信该解答是正确的。
4、直接积分法、镜像法、分离变量法、有限差分法等都是求解静电场边值问题的方法。
请问什么是直接积分法？分离变量法的核心思想是什么？解：直接积分法，将泛定方程直接积分两次，得到通解，再通过边界条件求定解；直接积分法使用的前提通常是电位分布是一维的，即只与一个坐标量有关。
分离变量法核心思想，设待求位函数由两个或两个以上各自仅含一个坐标变量的函数的乘积所组成，并把这假设的函数代入拉普拉斯方程，借助于“分离”常数，原来的偏微分方程就可相应地转换为两个或两个以上的常微分方程。
5、在课本中经常出现法向单位矢量en，请对以下公式中en的约定方向进行具体说明。
1) σp=P.en ; 2) (D2- D1) .en=σ ;解：（1）中e n的约定方向是由介质表面的法线方向，且从媒质内部指向介质外部；（2）中e n的约定方向是分界面法线方向，从媒质1指向媒质26、描述媒质电磁性能的三个参数是？它们的单位分别是？请写出反映媒质电磁特性的三个构成方程。
工程电磁场考试试卷(B)
10e x e y华北电力大学 2010-2011 学年第二学期考试试卷(B)班级: 姓名: 学号:基本参数：ε-9=F/m，μ036π= 4π⨯10-7H/m。
1、填空（共40 分，每空2 分）1、磁场能量密度的计算公式是，其单位是。
2、坡印亭矢量的单位是，其方向代表了的传播方向。
3、真空中半径为a 的圆环形线电流I 在圆心处产生的磁感应强度为，磁场强度为。
4、在电偶极子天线（单元辐射子）的远场区，电场强度与磁场强度的相位相差_度；在近场区，电场强度与磁场强度的相位相差度。
5、电磁波在相对介电常数为 9，相对磁导率为 1 的理想介质中传播时，波速为_，波阻抗为。
6、已知某一区域静电场电场强度为 E = 3+ 4V/m，则点A（0，0）与点B（1，0）之间的电位差为，则点A（0，0）与点C（1，1）之1 间的电位差为 。
7、如图 1 所示，两半无限大电介质 1 和电介质 2，介电常数分别为5ε 0 和10ε 0 ，两种媒质分界面法线方向为e z ，由电介质 2 指向电介质 1。
若电介质 1 中电场强 度 为E = ( 5e x + E y e y + 7e z ) V/m ， 电 介 质 2 中 电 场 强 度 为E = (++ ) V/m ，则自由面电荷密度σ = ， E = 。
25e x 10e y 8e zε1 = 5ε0 ε2 =10ε0yx图 18、在恒定电场中导电媒质中电场强度与电流密度之间矢量关系为，电流密度的散度为。
9、真空中，一半径为 a 的导体球面电荷密度为σ ，则该导体球表面电场强度为_，该孤立导体球电容为 。
E =210、电介质中电场强度为 2.5e x V/m ，电位移矢量为 D = 5ε0e x C/m ，则相对介 电常数为，极化强度为。
二、（15 分）如图 2 所示，接地金属球壳内外空间分别有点电荷 q 1 和 q 2，至球a1 b• q 1d•q2a2心的距离分别为b 和d，球壳内半径为a1，外半径为a2，试求球壳内外空间的电位计算公式。
电磁场试题含答案
re
ˆ y ˆz ˆ 方向的方向导数为 （ （1，1，1）且沿矢量 l 2 x
6 6 ， ,6） 。 3 2
13、用电场矢量 E 、 D 表示电场能量密度的公式为 we =
1 E D ，用磁场矢量 B 、 H 表示 2
磁场能量密度的公式 wm =
1 B H 。 2
7 -10
数量级。由电场中的折射率
tan1 1 10 10 。由上式知，电流由良导体进入不良导体时，在不良导体里的电流线 tan 2 2 107
近似垂直于分界面。 在（2）的情况下，因为理想介质中无传导电流，导体中只有与分界面垂直的电流，即 电场只有切向分量。 6.束缚电荷与自由电荷有何不同？ 答：自由电荷：指可以自由移动的电荷。即受到其他电荷（或电场）作用就会产生运动。 如金属导体中的自由电子或电解质溶液中的正负离子。 束缚电荷：相对自由电荷而。即受到其他电荷（或电场）作用不会产生运动。如如 金属导体中的原子核和内层电子。 7.静电场中的导体有什么特点？ 答：在静电场中，导体内电场等于 0，导体是等势体，导体表面是等势面，电力线垂直 于导体表面。 8.在理想介质与理想导体的分界面上电场和磁场的场矢量有什么特点? 答：在导体表面处，介质中的电场只有法向分量而磁场只有切向分量。 9.恒定电场中，不同电导率的物质分界面上有无电荷？为什么？ 答：没有自由电荷，由于两种物质的介电常数不同，电场强度的法向分量在介质分界面 上是不连续的。因为电场对电介质的极化作用，而使两种不同的分界面上产生极化作用，而 使在两种不同的分界面上产生极化面电荷。 10.当电力线从良导体一侧进入到不良导体一侧时，不良导体一侧的电场如何分布？为 什么? 答：近似垂直与分界面。导电媒介一般导电率很高为 10 数量级，而绝缘媒介导电率为
《工程电磁场》复习题.doc
《工程电磁场》复习题.doc4.5.A. D = W Q E磁场能量密度等于（）C.D = aE6.A. E Z)B. B HC.电场能量密度等于（）X. E D B. B H C.7.C.原电荷和感应电荷D.不确定A.正比B.反比10.矢量磁位的旋度是（A）A.磁感应强度B.电位移矢量11.静电场能量We等于（）A. [ E DdVB.丄[E HdVJv 2」"12.恒定磁场能量Wm等于（）C?平方正比D?平方反比c.磁场强度D.电场强度1 f rC. -\ D EdVD.[E HdV2 Ju JvC. -[ E DdVJv D.f E HdVJvAJv；（B）V Vw = 0；15.下列表达式成立的是（）A、jv A dS; B> V Vw = 0；(C) V(Vx,4) = 0；C、V (Vxw) =o；(D)Vx(Vw) = 0D、Vx(V w) = 0一、单项选择题1.静电场是（）A.无散场B.有旋场C.无旋场D.既是有散场又是有旋场2.导体在静电平衡下，其内部电场强度（）A.为零B.为常数C.不为零D.不确定3.磁感应强度与磁场强度之间的一般关系为（）A.H = “BB. H =C. B = pH电位移矢量与电场强度之间的一般关系为（）镜像法中的镜像电荷是（）的等效电荷。
A.感应电荷B.原电荷8.在使用镜像法解静电边值问题时，镜像电荷必须位于（）A.待求场域内B.待求场域外C.边界面上D.任意位置9.两个点电荷之间的作用力大小与两个点电荷之间距离成（）关系。
13.关于在一定区域内的电磁场，下列说法中正确的是（）（A）由其散度和旋度唯一地确定；（B）由其散度和边界条件唯一地确定；（C）由其旋度和边界条件唯一地确定；（D）由其散度、旋度和边界条件唯一地确定。
14.下列表达式不可能成立的是（）（B ）电介质中极化电荷v 运动 (A) 8Ax dAy dAz dx dy dz(B)匹廿竺—些& dx x dy y dz 2 5A dA dA ——e + ——e H -- e .（C ）'y '20.导电媒质的复介电常数乞为（）。
2008-2009工程电磁场第一学期考试试卷A
真空中的介电常数1201085.8-⨯=εF/m ，70104-⨯=πμH/m 。
一、填空（每空2分，共计40分）1．矢量104x y F xe ye =+_______________（可能是，肯定不是）静电场电场强度，_______________（可能是，肯定不是）恒定磁场磁感应强度。
2．两种媒质的分界面法向方向z e由媒质1指向媒质2，媒质1中磁场强度z y x e e e H 6431++= A/m ，媒质2中磁场强度z y x e e e H3652++= A/m ，则两种媒质分界面面电流密度为___________，媒质2的磁导率为媒质1磁导率的_______倍。
3．静电场中电场强度z y x e e e E432++=，则电位ϕ沿122333x y z l e e e =++ 的方向导数为_________________，点A （1，2，3）和B （2，2，3）之间的电位差AB U =__________________。
4. 真空中磁场强度cos()m y H H t z e ωβ=-A/m ，则位移电流密度为________________，电位移矢量为___________________。
5．理想介质的10r ε=、1=r μ，电磁波频率为300MHz ，则波阻抗为_______________，波长为__________________。
6．均匀平面波在自由空间中传播时电场强度与磁场强度方向___________，幅值之比为______________。
7. 两个电容器1C 和2C 各充以电荷1Q 和2Q ，且两电容器电压不相等，移去电源后将两电容并联，总的能量为 ，并联前后能量是否变化 。
8．一无限长矩形接地导体槽，如图1中矩形实线所示。
有一电位为U 的无限长圆柱母线从中心穿过，在分析圆柱导体与矩形槽所围区域的电场分布时，由于对称性，取图中1Γ、2Γ、3Γ、4Γ和5Γ所围成的区域Ω进行分析，则边界_________________满足第一类边界条件，边界_________________满足第二类边界条件。
电磁场试题
2008 --- 2009学年第二学期工程电磁场试题A卷一．填充题（在下列各题中，请将题中所要求的解答填入题干中的各横线上方内。
本大题共20分，共计10小题，每小题2分）1．麦克斯韦方程组的微分形式是、、、。
2．静电场中，理想介质分界面两侧电场强度E满足的关系是，电位移矢量D满足的关系是。
3．极化强度为P的电介质中，极化（束缚）电荷体密度为ρP = ，极化（束缚）电荷面密度为σP = 。
4．将一理想导体置于静电场中，导体内部的电场强度为，导体内部各点电位，在导体表面，电场强度方向与导体表面法向方向是关系。
5．已知体积为V的介质的磁导率为μ，其中的恒定电流J分布在空间形成磁场分布B和H，则空间的静磁能量密度为，空间的总静磁能量为。
6．在线性和各向同性的导电媒质中，电流密度J、电导率γ和电场强度E之间的关系为，此关系式称为欧姆定律的微分形式。
7．为分析与解算电磁场问题的需要，在动态电磁场中，通常应用的辅助位函数为和；它们和基本场量B、E之间的关系分别为和。
8．任意两个载流线圈之间都存在互感(互感系数)．对互感有影响的因素是，对互感没有影响的因素是。
(可考虑的因素有：线圈的几何性质、线圈上的电流、两个线圈的相对位置、空间介质)9．平均坡印廷矢量S av = ,其物理意义是。
10．在自由空间传播的均匀平面波的电场强度为E ＝e x100cos(ωt-20z)V/m，则波传播方向为,相伴的磁场H= A/m。
二、计算题（本大题共80分，共计7小题。
）1．同轴线的内导体半径为a，外导体的半径为b，其间填充介电常数raεε=的电介质。
已知外导体接地，内导体的电位为U0，如图1所示。
求：（1）介质中的E和D；（2）介质中的极化电荷分布。
（10分）o图12．如图2中所示平行板电容器的极板面积为S，板间距离为l，当电容器两端所加电压为U时，忽略极板的边缘效应。
试应用虚位移法计算平行板电容器两极板之间的作用力。
（15分）Ux)图23．极板面积为S的平行板电容器上外加电压U0，两极板间填充两种有损耗电介质，其厚度、介电常数和电导率分别为d1，d2，ε1，ε2和γ1，γ2，如图3所示。
电磁场考试试题及答案
电磁场考试试题及答案一、选择题1. 下列哪个物理量不是描述电磁场的基本量？A. 电场强度B. 磁感应强度C. 电势D. 磁化强度2. 静电场的本质特征是：A. 磁场产生于电场B. 电场产生于静电荷C. 电场与磁场相互作用D. 电场与静电荷相互作用3. 关于电磁场的能量密度，以下说法正确的是：A. 电磁场的能量密度只与电场强度有关B. 电磁场的能量密度只与磁感应强度有关C. 电磁场的能量密度与电场和磁感应强度都有关D. 电磁场的能量密度与电荷和电流有关4. 电磁波中电场和磁场的相互关系是：A. 电场和磁场以90°的相位差波动B. 电场和磁场以180°的相位差波动C. 电场和磁场处于同相位波动D. 电场和磁场没有固定的相位关系5. 有一根长直导线，通有电流，要使其产生的磁场最强，应将观察点放置在：A. 导线的外侧B. 导线的内侧C. 导线的中央D. 对称轴上二、填空题1. 电荷为2μC的点电荷在距离它10cm处的电场强度大小为______ N/C。
2. 一根长度为50cm的直导线通有5A的电流，它产生的磁感应强度大小为______ T。
三、简答题1. 什么是电磁场？它的基本特征是什么？电磁场是一种通过电荷和电流相互作用而产生的物质场。
它基于电荷和电流的特性，表现为电场和磁场的存在和相互作用。
电磁场的基本特征包括：电场与静电荷相互作用，磁场与电流相互作用，电磁场遵循麦克斯韦方程组等。
2. 电场与磁场有何区别和联系？电场是由电荷产生的一种物质场，描述电荷对其他电荷施加的作用力的特性。
而磁场则是由电流产生的一种物质场，描述电流对其他电流施加的作用力的特性。
电场和磁场之间存在密切的联系，根据麦克斯韦方程组的推导可知，变化的电场会产生磁场，而变化的磁场也会产生电场。
3. 什么是电磁波？其特点是什么？电磁波是由电场和磁场相互耦合在空间中传播的波动现象。
其特点包括：- 电磁波是横波，电场与磁场的振动方向垂直于波传播方向。
工程电磁场期末考试(最终打印版)
工程电磁场期末考试（预测题60%命中率）一、简答题（60分）（请用电脑打开）1、解释并简述霍尔效应原理，并列举相关元件（5分）（必考）答案：磁场强度B与电流方向垂直时，形成电流的正电荷或负电荷将会受到磁场力的作用而发生微小移动，产生的微小电位差叫做霍尔电压。
元件：电子功率计、矩形脉冲元件、测量磁通密度的仪表2、写出不同情况下的法拉第电磁感应电动势，并写出相关数学表达式（5分）（必考）答案：1、闭合路径静止不动，而与其相交链的磁通却随着时间发生变化：emf2、一个恒定磁通与一个闭合路径之间有相对运动：3、以上2种情况的复合：（注意：H、D、E、V、B、L、E、S等加粗的字母一定要标箭头，否则一分都没有）3、写出时变电磁场和静电场的麦克斯韦方程组并说明每个方程的物理意义（微分形式和积分形式）（5分）（注：此题必考，必要时可弄点小抄）答案：时变电磁场（微分形式）：----位移电流和变化电场产生磁场------变化的磁场产生电场-------静电场为有源场---------磁场为无源场时变电磁场（积分形式）：静电场（微分形式）：▽ⅹE=0▽ⅹH=J静电场（积分形式）：∮E.d L=0∮H.d L=Ι4、分别写出导体、电介质、磁场的边界条件（5分）（注：此题必考，必要时可弄点小抄）答案：导体边界条件： 1.在导体内部，静电场的电场强度为零。
2.导体表面上的电场强度处处垂直于导体表面。
3. 导体表面是一个等位面。
电介质边界条件：磁场边界条件：5、写出传输线的电报方程、传输波方程、无损耗传输线的方程、正弦波的复数表达式、低损耗传输的条件（5分）（必考）答案：传输线的电报方程：传输线的传输波方程：无损耗传输线的方程：正弦波的复数表达式：在导体表面：E的切线分量为零D 的法线方向为电荷面密度V IRI Lz t∂∂⎛⎫=-+--⎪∂∂⎝⎭I VGV Cz t∂∂⎛⎫=-+⎪∂∂⎝⎭()()22222222V V VLC LG RC RGVz t tI I ILC LC RC RGIz t t⎧∂∂∂=+++⎪⎪∂∂∂⎨∂∂∂⎪=+++⎪∂∂∂⎩V ILz tI VCz t∂∂⎧=-⎪⎪∂∂⎨∂∂⎪=-⎪∂∂⎩——时变电流产生时变电压——时变电压产生时变电流[]()001(,)cos..2j j z j tVV z t V t z V e e e c cφβωωβφ±=±+=+（此处请看教材P237-10.34）（必考）低损耗传输的条件：①R<<wL,G<<wC②无畸变，即：6、解释安培环路定律、高斯定律、毕奥沙伐定律、斯托克斯定理（5分）答案：安培环路定律: 磁场强度沿一闭合路径的线积分等于该闭合路径所包围的电流的大小:点形式：▽ⅹH=J高斯定律：穿过任意闭合曲面的电通量等于该曲面所包含的总电荷：点形式：毕奥沙伐定律：斯托克斯定理：00jV V eφ=-复数振幅（有幅值，有相位）(,)j z j tcV z t V e eβω±=—复数瞬态电压()j zsV z V eβ±=—相电压（不随时间变化）R GL C=7、解释保守场、写出电流连续性方程和欧姆定律的点形式（5分）答案：保守场：沿任意一条闭合路径移动单位电荷外力不做功，即：一个保守场对于任何一条可能的闭合路径的线积分都是零。