一、基本概念;
1.指出下列变量的单位:
电场强度▁▁▁▁、磁场强度▁▁▁▁▁、坡印廷向量▁▁▁、电位▁▁▁、 极化强度▁▁▁▁、电通量密度▁▁▁▁、磁化强度▁▁▁▁、电感▁▁▁、 能量密度▁▁▁▁、介电常数▁▁▁▁▁、电偶极矩▁▁▁▁▁、导纳▁▁▁、 2.解释名词:
散度、旋度、电场强度、传导电流、运流电流、位移电流、电位、梯度、电偶极子、磁偶极子、束缚电荷、束缚电流、极化强度、磁化强度、电容、电感、互感、能量密度、恒定电场、等位面、漏电流、铁磁物质、磁通 3.主要内容:
真空中的电场;介质中的电场;真空中的磁场;介质中的磁场;高斯定律;安培环路定律;同轴电缆中电场磁场计算; 同轴线电容、漏电流、电导计算;镜像法;电场、磁场边界条件;电场与电位的关系;磁通量的计算;直导线对线框的作用力;麦克斯韦方程组;电场、磁场能量密度的计算; 二、填空题:
1.麦克斯韦方程组的微分形式是 、 、 、 ;对于静电场和恒定磁场 ,方程组则为 、 、 、 ;
2.在两种不同媒质的分界面上, 矢量的切向分量总是连续的; 矢量的法向分量总是连续的。
3.在静电场中,导体内电场等于 ,导体是 体,导体表面是 ,电力 线 于导体表面。而在恒定电场中,导体内部可能存在 。
4.全电流包括 、 和 。
??5.在线形和各向同性的导电媒质中,电流密度J、电导率?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。
????6.用电场矢量E、D表示电场能量密度的公式为we= ,用磁场矢量B、H表示磁场能量密度的公式wm= 。
7.在国际单位制中,电场强度的单位是________;电通量密度的单位是___________;磁场强度的单位是____________;磁感应强度的单位是___________;真空中介电常数的单位是____________。
??2????A为___________。 8.矢量函数A?xx?xzy的旋度
???2y??2z?方向的方向导数为9.已知标量场??3x?5xy?6z,梯度??=___________,过点(1,2,1)且沿矢量l?x2___________。
10.矢量场的唯一性定理为___________。
11.介质在外电场作用下,内部的___________形成___________,对外呈___________,从而改变了原来的___________。 ?12.当磁力线从___________进入到___________时,___________一侧的B___________于分界面。
???V/m,则位移电流密度Jd=___________。 13.空气中的电场强度E?5sin(2?t??z)x?,其复数形式为_______ 。 14.磁场强度H?Hmcos(?t??z)y?15.一空心的带电导体球壳,球心、内表面、外表面的电位___________,而其电场强度___________。 三、判断与选择(判断题正确时在括号内打√,错题打╳,选择题直接选)
(1) 电场强度相同的地方电位也一定相等。 ( ) (2) 电力线与磁力线在任何情况下都相互垂直
( )
(3) 电感的大小由流过导体的电流确定。 ( ) (4) 电场磁场在通过不同媒质界面会发生突变。 ( ) (5) 电场强度相同的地方电位不一定相等。 ( ) (6) 电容的大小由导体的电位确定。 (7) 在通电线圈旁放一铜块,对线圈的自感几乎无影响。 (8) 静电场中放入导体将改变原电场分布 (9) 静电场中若放入介质,则原电场不会发生变化。 (10) 电位为零的导体都不带电 (11) 静电场中电场强度与导体表面处处垂直。 (12) 恒定电场导体内部没有电荷没有电场 (13) 静态场中,如果边界条件确定,则空间各处的场就唯一确定。 (14) 静电场中导体和介质都要受电场力的作用。 (15) 用镜像法分析稳态电磁场的依据是唯一性定理 (16) 场强大的地方电位一定高 四、选择题
(1) 恒定电场中,已知在两种不同媒质的分界面上,E2 平行于分界面,那么这两种媒质是: (a) σ1=0,σ2≠0 (b) σ1>>σ2 (c)σ1≠0,σ2≠0
(2) 静电场是散度场,若电力线汇聚于某一点,说明此点满足: (a) ▽?E>0 (b)▽?E<0 (c)▽?E=0
(3) 恒定磁场中,当磁场由铁磁物质进入非铁磁物质时,哪一侧磁力线几乎垂直于分界面. (a) 铁磁物质一侧 (b)非铁磁物质一侧 (c) 两边都是
(4) 静电场是散度场,若电力线从某一点发散,说明此点满足: (a) ▽?E>0 (b)▽?E<0 (c)▽?E=0
(5) 恒定电场中,当电场由良导体进入不良导体时,哪一侧电力线几乎垂直于分界面. (a) 良导体一侧 (b)不良导体一侧 (c) 两边都是
(6) 电介质对静电场的影响是 (a) 加强 (b)削弱 (c)不影响
(7) 电力线指向 ( ) ( ) ( ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )
( )
( )
( )
( ) ( )
(
(a) 电位增加方向 (b)电位减小方向 (c) 电位相等方向
(8) 磁场能量存在于( )区域
(a) 磁场 (b)电流源 (c) 电磁场耦合 (d) 电场
????(9) 磁场B中运动的电荷会受到洛仑兹力F的作用,F与B ( )
(a) 同向平行 (b)反向平行 (c) 相互垂直 (d) 无确定关系
(10) 在两种非磁性媒质的分界面上,电磁场应满足的边界条件是 ( )
(a)E1t?E2t,H1t?H2t (b)E1n?E2n,H1n?H2n (c)E1t?E2t,H1n?H2n (d) E1n?E2n,H1t?H2t
(11) 一个位于直角导体内部(如图所示)的点电荷其镜像电荷共有几个 ( )
(a) 1 (b)2 (c) 3 (d) 4
?(12) 自由空间的电位函数??2x2y?5z,则点P(?4,3,6)处的电场强度E=( )
? V/m (c) 30z? V/m ??32y??5z(a)48x? V/m (b)48xq???(13) 在分析恒定磁场时,引入矢量磁位A,并令B???A的依据是 ( )
(a)??B?0 (b)??B??J (c) ??B?0
五、问答题:
1、 试写出麦克斯韦方程组的积分形式并说明每个方程的意义?
2、 等位面上的电位处处一样,因此面上各处的电场强度也处处相同,这种说法对吗?为什么? 3、 当恒定电流通过电导率不同的两相邻的导电媒质时,其分界面上有无电荷分布?为什么? 4、 恒定电场中,在下列不同情况的边界条件:(1) 电导率相差极大的两导电媒质 (2) 导电媒质与理想介质的分界面 (3) 两种非理想媒质的分界面
试问在什么情况下,在分界面的 那一侧,电场强度线近似垂直于分界面?在什么情况下平行与分界面,为什么? 5、 束缚电荷与自由电荷有何不同? 6、 静电场中的导体有什么特点?
7、 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? 8、 恒定电场中,不同电导率的物质分界面上有无电荷?为什么?
9、 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? 10、当磁力线从非铁磁物质一侧进入到铁磁物质一侧时,非铁磁物质一侧的磁场如何分布,为什么? 六、计算题
1. 同轴线内的场计算:
a) 已知同轴线的内外导体尺寸和内外导体间的电压,求内外导体间的电场分布;
????b) 已知内外导体上的电流I,求内外导体间的电场和磁场分布,并画出电力线和磁力线,并求坡印廷矢量;如果内外导体间的介质为非理想介质其?2??1(导体为?2),求漏电导。 c) 求同轴线的电容
d) 求同轴线内的电能密度和磁能密度 2.求直导线和平面线框间的互感和受力。
w
3.试求真空中电量为Q,半径为a的孤立带电导体球的静电能量。 4.试求平行双导线之间的电容 I5.自感互感的计算
6.一半径为a(m)的圆形截面的无限长直铜线, 通过电流为I(A), 在铜线外套一个与之同轴的磁性材料制成的圆筒, 圆筒内、 外半径分别为c(m)和b(m), 相对磁导率 ?r=2000。试求圆筒内外的磁场
7、平行板电容器的长、宽分别为a和b,板间距离为d。电容器的一半厚度用介电常数为?的介质填充,另一半用空气填充。
(1)板上外加电压U0,求板上的自由电荷面密度、束缚电荷面密度; (2)若已知极板上的自由电荷总量Q,求此时极板间电压和束缚电荷面密度; (3)求电容器的容量
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