1771_电磁场与电磁波(第二版) 第6章 郭辉萍,刘学观著,西安电子科技大学出版社课后答案
西安电子科技大学《电磁场与电磁波基础》全套课件20
lexu@
XI D TY .E SI N A ER DI IV I N .X U IL N A IA M D @ XU U N .C
9
LE
导电媒质中的参数
α = ω µε µε
lexu@
XI D TY .E SI N A ER DI IV I N .X U IL N A IA M D @ XU
U
N .C
导电媒质中的能量传播
均匀平面电磁波在导电介质中传播时的相速比介电常数和 磁导率相同的理想介质中波的相速慢 导电介质中均匀平面电磁波的波长比同样介电常数和磁导 率介质中波的波长短 电导率越大，相速越慢，波长越短 频率越低，相速越慢
XI D TY .E SI N A ER DI IV I N .X U IL N A IA M D @ XU LE
LE
TEM(Transverse Electro-Magnetic Wave) ，电场强度、 磁场强度和传播方向 构成右手正交关系。
2 0m
z
k
ωµ
1 ˆˆˆ a ak × E , ak ⋅ E0= 0 = k ×E
η
U
N .C
导电介质中的平面电磁波
无源、无耗导电介质中的麦克斯韦方程组
电介质
lexu@
XI D TY .E SI N A ER DI IV I N .X U IL N A IA M D @ XU
不良导体 良导体
11
LE
σ << 1 ωε
σ ≈1 ωε
σ >> 1 ωε
U N .C
趋肤深度和表面电阻
电介质(低损耗媒质)：
例如聚四氟乙烯、聚苯乙烯和石英等材料，在高频和超 σ −2 < 10 高频范围内均有 ωε 电介质中均匀平面电磁波的相关参数可以近似为
电磁场与电磁波第六章
（1）衰减常数、相位常数、本征阻抗、相速、波长及趋肤深度；
（2）z＝0.8m处的电场和磁场的瞬时表达式；
（3）z＝0.8m处穿过1m2面积的平均功率。
第六章 平面电磁波
§6.2.2 趋肤效应
解 （1）根据题意，有 107rad/s
f 5106Hz 2
1073614109801801
此时海水可视为良导体，故衰减常数为
（6.28）
（6.29） （6.30）
第六章 平面电磁波
§6.2.1 导电媒质中平面波的传播特性
导电媒质中的麦克斯韦方程组和理想介质中的麦克斯韦方程组
具有完全相同的形式
由热损耗引起的衰减 E (t) E 0 e zc o s(tz)e x
（6.32）
E相位超前H相位幅 角在0～ π/4之间变
H (z,t) Ec0ezcos(tz)ey
化 1arctan 2
电磁场传播规律
H相位比E滞后 ， 越
大则滞后越多。其振幅
图6.6 导电 媒质 中平 面电 磁波
也随z的增加按指数衰减。 的电
磁场
（6.36）
第六章 平面电磁波
导电媒质中均匀平面波的相速、波长
1/2
vp
1电磁场与电磁波
微波炉
• 内加热：微波炉中极性分子接受微波辐射的能量 后，通过分子偶极的每秒数十亿次的高速旋转产 生热效应，这种加热方式称为内加热
• 外加热：把普通热传导和热对流的加热过程称为 外加热。
• 内加热特点：加热速度快、受热体系温度均匀等 特点。
• 9. 1822年，法国科学家安培提出了安培环路定律，将奥斯 特的发现上升为理论。
• 10. 1825年，德国科学家欧姆得出了第一个电路定律：欧 姆定律。
• 11. 1831年，英国实验物理学家法拉第发现了电磁感应定 律 。并设计了世界上第一台感应发电机。
电磁学发展史
• 12、1840年，英国科学家焦耳提出了焦耳定律，揭示了电 磁现象的能量特性。
公式： A B A B c o s 特点： A B B A
结论：若两不为零矢量的点积为零，则两矢量互相垂直
直角坐标系中：
e x e y e y e z e x e z 0e x e x e y e y e z e z 1
§1.1 场的概念
• 求叉积 （矢量积、外积）
公式：
ex ey ez
为方向
0 • 空矢或零矢：一个大小为零的矢量
• 单位矢量：一个大小为1的矢量，在直角坐标系中， 用单位矢量表征矢量分别沿 x，y，z轴分量的方向。
如： ex,ey,ez
§1.1 场的概念
• 位置矢量：从原点指向空间任一点P的矢量 r 位置矢量能够由它在三个相互垂直的轴线上的投影 唯一地被确定。
直角坐标系中点P(x, y, z)的位置矢量表达式为：
• 19. 随之，俄国的波波夫和意大利的马可尼，利用电磁波 通信获得成功，开创了人类无线通信的新时代。
电磁场与电磁波(西安电子科技大学PPT)
静电场理论除其本身具有许多实际应用之外，掌握它的处 理方法和结论对后续章节的学习将是有益的。
静电场是指相对于观察者而言静止的电荷所产生的场。
• 人们对静电现象的认识可以追溯到两千多年前，早在公元 前585年，希腊哲学家泰勒斯（Thales）就记载了用木块 摩擦过的琥珀可以吸引细小的物体。
• 对静电场的系统性、科学性的研究则是在1785年法国科学 家库仑（Chavles Augustin Coulomb，1736～1806）发现 了以其名字命名的“库仑定律”。
用来描述电场强弱的物理量是电场强度。我们定义， 位于一点处的单位正电荷所受的力为该处的电场强度。
用 表示，其单位为牛顿/库仑（N/C）。
• 定为义Fq：r在，r 则处该放处置的点电电场荷强q（度实为验：电E荷r） ，Fq 它r所受的力
q
whu@
23
电场强度
• Note1：实验电荷电量应足够小，以使得实验电荷的引入 不致影响原来的电场；
• 2.重点、难点
重点：场的基本概念；梯度、散度和旋度的定义、运算和物理 意义
难点：矢性微分算符、亥姆霍兹定理、矢量公式。
whu@
2
Review
( A) 0
() 0
旋无散 梯无旋
A
ds
AdV
S
V
A
dl
A
ds
L
S
whu@
q3所受的力。
[解]
r
3 2
ey，r1
1 2
ex，r2
1 2
ex
r
r1
3 2
ey
1 2
ex，
r
r1
1
r r2
3 2
ey
电磁场与电磁波课程体系规划研究
中圈分类 号 ： Ｎ １ ； ６ ２ ３ Ｔ ０ １ Ｇ ４ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ －０ ８ （ ０ ６ Ｏ —０ Ｏ 一Ｏ １ ８ ６６２０）６ ｏ１ ２ ０
Ｐ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｅＣｏ ｒ ｅＳ ｓ ｅ ｏ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｉ ｅｄ ａ ｄ Ｗ ａ ｅ ｌ ｎ ｉ ｇ ｔ ｈ ｕ ｓ ｙ ｔｍ ｆＥｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｃＦｉｌ ｎ ｖ
ｉ ｒ ｖｎ ｈ ｅ ｃ ｉｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｄｅｆ ｃ ａ ｅ ｎａ ｈ ｅ ｅ ．Ｔｈ ｓ ｒ ｖｄ ｏｉ ｏ ｎ ａｉｎ ｔ ｄ— ｍｐ ｏ ｉｇ ｔ ｅｔａ ｈ ｎ ｔ ｏ ，ａｇ ｏ ｆｅ ｔｈ ｓｂ ｅ ｃ ｉｖ ｄ ｅ ｅｐ ｏ ｉｅａｓ ｌ ｆｕ ｄ ｔ ｏ ｍｏ ｉ ｄ ｏ
维普资讯
第２ 卷 ８
第６ 期
２０ 年 １ ０６ Ｚ月
电气电子教学学报 Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬ Ｏ ＦＥ Ｅ Ｅ
ＶＯ１２ Ｎｏ ６ ．８ ．
Ｄｅ ． ０ ６ ｃ２ ０
电磁 场 与 电磁 波 课 程体 系规 划研 究
刘学观 ， 郭辉萍， 李富华
Ａｂｔ ｃ ： ｌ ｔｏ ｇ ｅｉ ｔｅ ｒ ｎ ｆ ｈ ｏ ｔｎ ａｉ ｃ ｕ ｓｓ ｏ ｈ ｎ ｅｇ ａ ｔ ｔｓ ｊｒ ｎＥ ｅ— ｓ ａ ｔＥ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｈ ｏｙｉ ｏ ｅｏ ｅｉ ｒ ｔ ｓ ｏ ｒｅ ｒ ｅｕ ｄ ｒｒｄ￣ ｅ ｏ ｌ ｒ ｃ ｃ ｓ ｔ ｍｐ ａ ｂ ｃ ｆ ｔ ａ ｍａ ｉ ｃ
冯慈璋-电磁场(第二版)课后答案_第1一6章习题
6.1有一频率为100MHz、沿y方向极化的均匀平面波从空气（x<0区域 中垂直入射到位于x＝0的理想导体板上，设入射波电场Ei的振幅为 10V/m， 试求（1）入射波电场Ei和磁场Hi的复矢量 （2）反射波电场Er和磁场Hr的复矢量 （3）合成波电场E1和磁场H1的复矢量 （4）距离导体平面最近的合成波电场E1为零的位置 （5）距离导体平面最近的合成波电场H1为零的位置
（4）
Etx Eime 2 z cos 108 t 2 z
2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 j103 1 2
（1）应用麦克斯韦方程组求相伴的磁场H （2）若在波的传播方向上z＝0处放置一无限大的理想导体板，求 z<0区域中的合成波电场E1和磁场H1 （3）求理想导体表面的电流密度
解：（1）将已知的电场写成复数形式
j z 90o ˆ100e ˆ 200e j z V / m E z x y 由， E j0H得
x 1 1 j2 3 ˆ Ei x z ˆ Hi x x e 1 12
2 j x ˆ10e 3 Er x y V /m
A/m
（2）反射波电场Er和磁场Hr的复矢量分别为
x 1 1 j2 3 ˆ Er x z ˆ Hr x x e 12
0
200e
j z
0 j z 90
1
200e
j z
1
0
400cos z
0
（3）理想导体表面的电流密度为 1 j 90 ˆ H 1 | z 0 z ˆ 400cos z y ˆ 200e ˆ Js n x cos z |z 0
电磁场与电磁波第二版课后答案
电磁场与电磁波第二版课后答案本文档为《电磁场与电磁波》第二版的课后答案，包含了所有章节的练习题的答案和解析。
《电磁场与电磁波》是电磁学领域的经典教材，它讲述了电磁场和电磁波的基本原理和应用。
通过学习本书，读者可以深入了解电磁学的基本概念和原理，并且能够解决一些相关问题。
第一章绪论练习题答案1.电磁场是由电荷和电流产生的一种物质性质，具有电场和磁场两种形式。
电磁波是电磁场的振动。
电磁辐射是指电磁波传播的过程。
2.对于一点电荷，其电场是以该点为中心的球对称分布，其强度与距离成反比。
对于无限长直导线产生的电场，其强度与距离呈线性关系，方向垂直于导线轴线。
3.电磁场的本质是相互作用力。
电场力是由于电荷之间的作用产生的，磁场力是由于电流之间的作用产生的。
解析1.电磁场是由电荷和电流产生的物质性质。
当电荷存在时，它会产生一个电场，该电荷周围的空间中存在电场强度。
同时，当电流存在时，它会产生一个磁场，该电流所在的区域存在磁场。
电磁波是电磁场的振动传播。
电磁波是由电磁场的变化引起的，相邻电磁场的振动会相互影响，从而形成了电磁波的传播。
电磁辐射是指电磁波在空间中的传播过程。
当电磁波从一个介质传播到另一个介质时，会发生折射和反射现象。
2.在一点电荷产生的电场中，电场强度与该点到电荷的距离成反比，即\(E = \frac{{k \cdot q}}{{r^2}}\)，其中\(E\)为电场强度，\(k\)为电场常数，\(q\)为电荷量，\(r\)为距离。
对于无限长直导线产生的电场，其电场强度与离导线的距离呈线性关系。
当离无限长直导线的距离为\(r\)时，其电场强度可表示为\(E = \frac{{\mu_0 \cdot I}}{{2 \pi \cdot r}}\)，其中\(E\)为电场强度，\(\mu_0\)为真空中的磁导率，\(I\)为电流强度。
3.电磁场的本质是相互作用力。
当两个电荷之间有作用力时，这个作用力是由于它们之间的电场力产生的。
电磁场与电磁波》冯恩信第二版西安交通大学课后答案
1.6
将圆柱坐标系中的矢量场
r F1
(
ρ
,
ϕ
,
z)
=
2ρ$ ,
r F2
(ρ,ϕ,
z)
=
3ϕ$
用直角坐标系中的坐标
分量表示。
解：由(1.2-9)式，
r F1
=
2ρˆ
=
2 cosϕxˆ
+
2sin ϕyˆ
=
2 (xxˆ + yyˆ) x2 + y2
r F2
=
3ϕˆ
=
−3sin ϕxˆ + 3cosϕyˆ
⋅
∇e
kr
=
r k
⋅
rˆke
kr
1.17
(c) ∇r 已知rA
× =
ρyrx$=−r0x;y∇$ ，× r计r r=算0;A∇r ⋅×(∇(z×ρˆ
)r= A)
ϕˆ
解： ∇ × A = 1.18 已知 ∇ ⋅
−Fr2=zˆ;δA(⋅x()∇δ (×yA)δ)(=z)0,∇
×
r Fr
=
0,
计算
r F
r
+ ϕˆ + zzˆ
1 4π
(∇
1 r
×
zˆ
+
1 r
∇×
zˆ)
=
zˆ × rˆ 4πr 2
穿过由 ρ ≤ 1,0 ≤ ϕ ≤ π ,0 ≤ z ≤
1
确定的区域的封闭面的
通量。 解：根据高斯定理，矢量场
r F
=
ρρˆ
+
ϕˆ
+
zzˆ
穿过由
ρ
≤
(完整版)27568电磁场理论课程考试说明
27568 电磁场理论课程考试说明一、本课程使用教材、大纲电磁场理论课程使用的教材为《电磁场与电磁波》，郭辉萍、刘学观编写，西安电子科技大学出版社，2007年第二版；江苏省高等教育自学考试大纲《电磁场理论》，苏州大学编写。
二、本课程的试卷题型结构及试题难易度1．试卷题型结构表课程代号27568课程名称电磁场理论题型单选题填空题名词解释简答题计算题应用题合计每题分值1135710题数1010444234合计分值101012202820100 2．试卷按理解、掌握、应用、综合应用四个层次命制试题，四个层次在试卷中所占的比例大致分为：理解占30%、掌握占30%、应用占30%、综合应用占10%。
3．试卷难易度大致可分为“容易、中等偏易、中等偏难、难”四个层次。
根据课程的特点，每份试卷中，不同难易度试题所占的分数比例大致为容易30分、中等偏易30分、中等偏难30分、难10分。
三、各章内容分数的大致分布章次内容分值第一章矢量分析与场论15分左右第二章~第四章静态场及其解法40分左右第五章~第六章时变电磁场与电磁波45分左右四、各章内容的重、难点章次重点难点第一章矢量及其代数运算；矢量场的性质特点、矢量场的散度、旋度的意义及求解；标量矢量场的旋度概念及其计算场的定义及其梯度；亥姆霍兹定理及其物理意义第二章点电荷的电位和电场的计算；静电场的基本方程和静电场的性质，边界条件及其应用；媒质的本构关系；高斯定理的应用；电流与电流密度之间的关系；了解恒定电场的性质、恒定电场的基本方程及电流密度与电场强度的关系。
分布电荷的电场及电位的计算、边界条件及其应用第三章边界条件和泊松方程（或拉普拉斯方程）表达及其含义；唯一性定理以及意义；镜像法的概念、点电荷与平面导体边界的计算；镜像电荷的求法及镜像法的有效区域；分离变量的概念分离变量法的计算第四章恒定磁场的定义、基本方程及其性质、磁介质的磁化的概念；磁偶极子的磁偶极矩、磁通连续性原理概念、分布电流的磁场的计算、磁通量的计算；边界条件及其应用；自感和互感的计算分布电流的磁场的计算、边界条件及其应用第五章法拉第电磁感应定律的表达式及其意义；位移电流表达式及其意义；麦克斯韦方程的积分形式和微分形式及其物理意义，边界条件及其应用；坡印廷定理的实质及其意义与坡印廷矢量的表达式及其意义，瞬时坡印廷矢量；时谐电磁场与时变电磁场的关系；时谐电磁场场与相量表达式的相互转换；平均坡印廷矢量；无源区域中的波动方程时谐电磁场场与相量表达式的相互转换；平均坡印廷矢量第六章平面电磁波的定义、均匀平面电磁波的概念、TEM波的概念，电磁波在三种无限大典型媒质中的传播规律；媒质的复介电常数的意义、电磁波的色散及其对通信的影响，趋肤效应及其应用；平均坡印廷矢量及其计算；电磁波的极化的定义及其判别方法；电磁波的群速的概念及其与相速之间的关系；平面电磁波对平面边界的垂直入射均匀平面电磁波的概念，平均坡印廷矢量及其计算；电磁波的极化的定义及其判别方法；平面电磁波对平面边界的垂直入射五、各题型试题范例及解题要求1．单项选择题要求：在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内。
电磁场与电磁波理论(第二版)(徐立勤,曹伟)第6章习题解答
2 8π ，因此 c E ey E0 cos(12π 108 t 8πx)
由 t 10 s ， x 1 m 处的电场强度值为 800 kV/m ，可以得到 E0 800 kV/m
E ey 800cos(12π 108 t 8πx) kV/m
根据电场的瞬时表达式可以写出电场的复矢量为
1 1 1 (ez E ) [ez (ex 2 ey 3)]e j( π /4kz ) (ey 2 ex 3)e j( π /4kz ) Zw 120π 120π 1 1 13 平均功率流密度为 Sav Re( E H * ) (ex 2 ey 3) (ey 2 ex 3) ez W/m2 2 240π 240π 6.5 在无界理想介质( r 1, r 5 )中传播均匀平面波。已知其磁场强度复矢量为 H
E ey 800e j8 πx kV/m
波阻抗为 Z w
r r
0 60π Ω 。因此磁场强度复矢量为 0
H 1 40 j8 πx (ex E ) ez e kA/m Zw 3π
H ez
因此，磁场的瞬时表达式为
40 cos(12π 108 t 8πx) 3π 6.3 在无界理想介质中，均匀平面波的电场强度为 E ex E0 sin 2π 108 t 2πz V / m 已知介质的 r 1 ，试求其 r ，并写出 H 的表达式。 8 解：根据电场的瞬时表达式可以得到 2π 10 ， k 2π ，而
根据均匀平面波的传播特性可以得到该圆极化波的磁场强度的复振幅矢量为
H
对应的瞬时值为
1 1 (ez E ) [ez (ex E0 ey jE0 )]e jkz j0 Zw Zw 1 (ey E0 ex jE0 )e jkz j0 Zw