第1~2章 矢量分析 宏观电磁现象的基本规律
1. 设：直角坐标系中，标量场zx yz xy u ++=的梯度为A
，则在M （1，1，1）处
A
= ，=??A 。
2. 已知矢量场xz e xy e z y e A z y x ?4?)(?2
+++= ，则在M （1，1，1）处=??A 。
3. 亥姆霍兹定理指出，若唯一地确定一个矢量场（场量为A
），则必须同时给定该场矢量
的 及 。
4. 写出线性和各项同性介质中场量D 、E 、B 、H
、J 所满足的方程（结构方
程）： 。
5. 电流连续性方程的微分和积分形式分别为 和 。
6. 设理想导体的表面A 的电场强度为E 、磁场强度为B
，则
（a ）E 、B
皆与A 垂直。
（b ）E 与A 垂直，B
与A 平行。
（c ）E 与A 平行，B
与A 垂直。
（d ）E 、B 皆与A 平行。
7. 两种不同的理想介质的交界面上，
（A ）1212 , E E H H == （B ）1212 , n n n n E E H H == (C) 1212 , t t t t E E H H == (D) 1212 , t t n n E E H H ==
8. 设自由真空区域电场强度(V/m) )sin(?0βz ωt E e
E y -=
，其中0E 、ω、β为常数。则空间位移电流密度d J
（A/m 2）为：
（a ） )cos(?0βz ωt E e
y - （b ） )cos(?0βz ωt ωE e y -
（c ） )cos(?00βz ωt E ωe
y -ε （d ） )cos(?0βz ωt βE e y -- 9. 已知无限大空间的相对介电常数为4=εr ，电场强度(V/m) 2cos ?0d
x
e
E x πρ= ，其中0ρ、d 为常数。则d x =处电荷体密度ρ为：
（a ）d 04πρ-
（b ）d 004ρπε- （c ）d 02πρ- （d ）d
02ρπε- 10. 已知半径为R 0球面内外为真空，电场强度分布为
???????>θ+θ<θ+θ-=θθ )R ( )sin ?cos 2?()
R ( )sin ?cos ?(2
0300
r e e r
B r e e R
E r r
求（1）常数B ；（2）球面上的面电荷密度；（3）球面内外的体电荷密度。
11. 已知半径为R 0、磁导率为μ 的球体，其内外磁场强度分布为
???
??>θ+θ<θ-θ=θθ )R ( )sin ?cos 2?(A
)R ( )sin ?cos ?(203
0r e e r r e e H r r
且球外为真空。求（1）常数A ；（2）球面上的面电流密度J S 大小。
第3章 静电场及其边值问题的解法
1. 静电场中电位φ 与电场强度E
的关系为 ；在两种不同的电介质（介电常数
分别为1ε和2ε）的分界面上，电位满足的边界条件为 。 2. 设无限大真空区域自由电荷体密度为ρ，则静电场：=??E
，
E
??= 。
3. 电位φ 和电场强度E
满足的泊松方程分别为 、 。
4. 介电常数为ε 的线性、各向同性的媒质中的静电场储能密度为 。
5. 对于两种不同电介质的分界面，电场强度的 分量及电位移的 分量总是连
续的。
6. 如图，1E 、2E
分别为两种电介质内静电场在界面上的电场强度，ε2 = 3ε1 ，θ1 = 30°，
则θ2 = ，=||||21E E
。
7. 理想导体与电介质的界面上，表面自由电荷面密度s ρ与电位沿其法向的方向导数
n
?φ
?的关系为 。
8. 如图，两块位于x = 0 和 x = d 处无限大导体平板的电位分别为0、U 0，其内部充满体
密度ρ = ρ0 (1- e x -d ) 的电荷（设内部介电常数为ε0）。（1）利用直接积分法计算0 < x < d
区域的电位φ 及电场强度E ；（2）x = 0处导体平板的表面电荷密度。
1
θ2θ1
E 2
E 1ε2
ε0
1=φ0
2U =φo
x
d
9. 如图所示横截面为矩形的无限长直导体槽，内填空气。已知侧壁和底面的电位为零，而
顶盖的电位为V 0 。写出导体槽内电位所满足的微分方程及其边界条件，并利用直角坐标系分离变量法求出该导体槽内的电位分布。
10. 如图所示，在由无限大平面和突起的半球构成的接地导体上方距离平面为d 处有一个点
电荷q 0 。利用镜像法求z 轴上z > a 各点的电位分布。
11. 已知接地导体球半径为R 0 ，在x 轴上关于原点（球心）对称放置等量异号电荷+q 、-q ，
位置如图所示。利用镜像法求（1）镜像电荷的位置及电量大小；（2）球外空间电位；（3）x 轴上x >2R 0各点的电场强度。 12. 如图所示，两块半无限大相互垂直的接地导体平面，在其平分线上放置一点电荷q ，求
（1）各镜像电荷的位置及电量；（2）两块导体间的电位分布。
z
d x
q l
ρo a
第10题图
o q
+q
-x
R 0
R 0
R 1
q 1
x 2x 2
q 第11题图
y
x
0q 45 ()0,,0P a
45
第4章 恒定电场与恒定磁场
1. 线性和各项同性的均匀导电媒质内部电荷体密度等于 ，净余电荷只能分布
在该导电媒质的 上。
2. 线性和各项同性的均匀导电媒质中，=??J ；=??D
。
3. 在电导率不同的导电媒质分界面上，电场强度E 和电流密度J
的边界条件
为： 、 。
4. 在电导率为σ 的导电媒质中，功率损耗密度p c 与电场强度大小E 的关系为 。
5. 恒定磁场的矢量磁位A 与磁感应强度B
的关系为 ；A 所满足的泊松方程
为 。
6. 对线性和各项同性磁介质（磁导率设为μ ），恒定磁场（磁场强度大小为H ）的磁能密
度=m w ，V 空间磁能W m = 。
7. 已知恒定电流分布空间的矢量磁位为：Cxyz e x y e y x e
A z y x ???2
2++= ，C 为常数，且A 满足库仑规范。求（1）常数C ；（2）电流密度J ；（3）磁感应强度B
。
（直角坐标系中：)(?)(?)(?y
a x a e x a z a e z a y a e a x y z z x y y z x ??-??+??-??+??-??=??
）
8. (P.136. 习题 4.2) 在平板电容器的两个极板间填充两种不同的导电媒质（11,εσ和
22,εσ）
，其厚度分别为1d 和2d 。若在两极板上加上恒定的电压0U 。试求板间的电位Φ、电场强度E 、电流密度J 以及各分界面上的自由电荷密度。
9. 一横截面为正方形的扇形均匀导电媒质，其内、外半径分别为a 、2a ，电导率为σ 。
如图建立圆柱坐标，若电位02
U π?φ==（常量）及00?φ==。求（1）导电媒质上电位分布
以及恒定电场的电场强度E ；（2）该情况下导电媒质的直流电阻R 。
o x
a
a
2a
ρ
（第9题 图）
P
y
10. 一横截面为正方形的扇形均匀导电媒质，其内、外半径分别为a 、2a ，电导率为σ 。如图建立圆柱坐标，若电位0a
U ρφ
==（常量）及20a ρφ==。求（1）导电媒质上电位分布
以及导电媒质上恒定电场的电场强度E ；（2）该情况下导电媒质的直流电阻R 。
o x
a
a
2a
ρ
（第10题 图）
P
y
第5章电磁波的辐射
1. 复数形式的麦克斯韦方程中两个旋度方程为 ， 。
2. 坡印亭矢量S
的瞬时表示式是 ，平均值是
3. 自由空间中时变电磁场的电场满足的波动方程为02
22
=??-?t E E με，这个方程在正弦电磁场的情况下变为 。
4. 在无损耗的均匀媒质
()με,中，正弦电磁场的磁场满足的亥姆霍兹方程为
022=+?H k H
，其中 。
(A) μεω22=k (B) 2222εμω=k
(C) με
ω22
=k (D) μεω221=k
5. 在时变电磁场中，磁感应强度B 与位的关系为 ，
电场强度E 与位的关系为 .
6. 已知某一理想介质()004,5,0εεμμσ=== 中））时谐电磁场的角频率为ω ，位移电
流复矢量为j d 0πcos
e z
x y J e J a
β-= ，a 、β、J 0皆为常数。则电场强度复矢量E 为 （A ）j 0πcos e j z x J y e a βω- （B ）j 00πcos e j4z x J y
e a βωε-
（C ）j 0πsin e j z x J y e a βω- （D ）j 00πsin e j4z x J y
e a
βωε-
7. 电偶极子天线的功率分布与θ的关系为 。
(a) θ2sin (b) θsin (c) θ2cos (d) θcos
8. 自由空间的原点处的场源在t 时刻发生变化，此变化将在 时刻影响到r 处的位
函数Φ和A
。
（a ）c r
t - ; （b ）c
r t +; (c) t ; (d) 任意
9. 在球坐标系中，电偶极子的辐射场（远区场）的空间分布与坐标的关系是
（a ）r θ2sin ∝ （b ）2sin r
θ
∝ (c) r θsin ∝ (d) 22sin r θ∝
10. 一均匀平面波垂直入射至导电媒质中并在其中传播，则
（A ）不再是均匀平面波。 （B ）空间各点电磁场振幅不变
（C ）电场和磁场不同相。 （D ）传播特性与波的频率无关。
11. 下列电场强度所对应的电磁波为线极化方式的是 （A ）1010j z
j z x y E e e e j e ππ=?+?-- （B ）1010j z j z x y E e e e j e ππ=??--- （C ）1010j z
j z x y E e e
e e ππ=?-?--
（D ）1010j z
j z x y E e e
e e ππ=?+?-+
12、已知真空中某时谐电场瞬时值为)cos()10sin(?),,(z k t x e t z x E z y -=ωπ
。试求电场和磁场复矢量表示式和功率流密度矢量的平均值。
13、已知真空中时变场的矢量磁位为)cos(?),(0kz t A e
t z A x -=ω
求：(1) 电场强度E 和磁场强度H
；
(2) 坡印廷矢量及其平均值。
第6章、均匀平面波的传播
1. 两个同频率、同方向传播，极化方向相互垂直的线极化波的合成波为圆极化波，则它们
的振幅 ，相位相差 。
2. 均匀平面波垂直入射到理想导体表面上，反射波电场与入射波电场的振幅 ，相
位相差 。
3. 均匀平面波从空气垂直入射到无损耗媒质()0,1,25.2===σμεr r 表面上，则电场反
射系数为 。
4. 在自由空间传播的均匀平面波的电场强度为()100cos 20/x E e t z V m ωπ=-，则波的
传播方向为 ，频率为 ，波长为 ，波的极化方式为 ，
对应的磁场为 ，平均坡印亭矢量av S 为 。
5. 均匀平面波电场方向的单位矢量E e 、磁场方向的单位矢量H e
以及传播方向的单位矢量
n e
三者满足的关系是 。
6. 损耗媒质的本征阻抗为 ，表明损耗媒质中电场与磁场在空间同一位置存在
着 ，损耗媒质中不同频率的波其相速度不同，因此损耗媒质又称为 媒质。
7. 设海水的衰减常数为α，则电磁波在海水中的穿透深度为 ，在此深度上电场的
振幅将变为进入海水前的 。
8. 在良导体中，均匀平面波的穿透深度为 。
（a ）
ωμσ
2
（b ）
2
ωμσ
(c)
μσ
ω
2 (d)
ωμσ
4
9. 在无源的真空中，已知均匀平面波的z j e E E β-=0 和z j e H H β-=0 ，其中的0E
和0H 为
常矢量，则必有 。
(a) 00=?E e z
; (b) 00=?H e z ; (c) 000E H ?=; (d)000=?H E
10. 以下关于导电媒质中传播的电磁波的叙述中，正确的是 。
(a) 不再是平面波
(b) 电场和磁场不同相 (c) 振幅不变
(d) 以TE 波的形式传播
11、已知空气中存在电磁波的电场强度为80cos(6102) V/m y E t z ππ=?+E e 试问：此波是否为均匀平面波？传播方向是什么？求此波的频率、波长、相速以及对应的磁场强度H 。
12、在无界理想介质中，均匀平面波的电场强度为)2102sin(80z t E x ππ-?=e E ，已知介质的1=r μ，求r ε，并写出H 的表达式。
13、铜的电导率S/m 108.57?=σ，1==r r εμ。求下列各频率电磁波在铜内传播的相速、波长、透入深度及其波阻抗。
(1) MHz 1=f ；(2) MHz 100=f ；(3) GHz 10=f
14、海水的电导率S/m 4=σ，81=r ε，1=r μ，求频率为10 kHz 、10 MHz 和10 GHz 时电磁波的波长、衰减常数和波阻抗。
15、均匀平面波由空气向理想介质(1=r μ，1≠r ε)平面垂直入射，已知分界面上010 V/m
E =，01
A/m 4H π
=。试求： (1) 理想介质的r ε；
(2) 反射系数、透射系数及空气中的驻波比； (3) i E ，i H ；r E ，r H ；t E ，t H 的表达式。
第7章、均匀波导中的导行电磁波
1. 矩形波导不能传输 波,只能传输 波和 波。当b a >时，
截止频率最低的模式为 模,相应的截止波长为 。
2. 设波导中最低截止频率为10TE f ，当电磁波频率10TE f f >时，波导中 传播。
（a ） 10TE 波不能 （b ） 10TE 波可以 （c ） 任何波不能 （d ） 任何波可以
3、已知空气填充的矩形金属波导(cm 3cm 6?=?b a )中的纵向场分量为
V/m 3
sin 3sin 103
/25z j z
e y x E πππ-=
式中x 和y 的单位为cm ，指出这是什么模式？并求其g λ、c λ、p v 和波阻抗。
4、空气填充矩形波导，m m 80.22=a ，m m 16.10=b 。
(1) 当工作波长为6 cm 、4 cm 和1.8 cm 时，可能传播哪些模式； (2) 当工作波长为4 cm 时，求其主模的p g v ,,λβ和波阻抗。
思考与练习一 1．证明矢量3?2??z y x e e e -+=A 和z y x e e e ???++=B 相互垂直。 2. 已知矢量 1.55.8z y e ?e ?+=A 和4936z y e ?.e ?+-=B ，求两矢量的夹角。 3. 如果0=++z z y y x x B A B A B A ，证明矢量A 和B 处处垂直。 4. 导出正交曲线坐标系中相邻两点弧长的一般表达式。 5．根据算符?的与矢量性，推导下列公式： ()()()()B A B A A B A B B A ??+???+??+???=??)( ()()A A A A A 2??-?=???2 1 []H E E H H E ???-???=??? 6．设u 是空间坐标z ,y ,x 的函数，证明： u du df u f ?=?)(， ()du d u u A A ??=??， ()du d u u A A ??=??，()[]0=????z ,y ,x A 。 7．设222)()()(z z y y x x R '-+'-+'-='-=r r 为源点x '到场点x 的距离，R 的方向规定为从源点指向场点。证明下列结果， R R R R =?'-=?， 311R R R R -=?'-=?，03=??R R ，033=??'-=??R R R R )0(≠R （最后一式在0=R 点不成立）。 8. 求[])sin(0r k E ???及[])sin(0r k E ???，其中0E a ,为常矢量。 9. 应用高斯定理证明 ???=??v s d dV f s f ，应用斯克斯（Stokes ）定理证明??=??s L dl dS ??。 10.证明Gauss 积分公式[]??????+???=??s V dv d ψφψφψφ2s 。 11.导出在任意正交曲线坐标系中()321q ,q ,q F ??、()[]321q ,q ,q F ???、()3212q ,q ,q f ?的表达式。 12. 从梯度、散度和旋度的定义出发，简述它们的意义，比较它们的差别，导出它们在正交曲线坐标系中的表达式。
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 ??????++ = ??=ρ ρdiv ； 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 ρρ?=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 r 的表达 式 ；
7、直角坐标系下方向导数 u ?的数学表达式是 ，梯度的表达式 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。 9、麦克斯韦方程组的积分形式分别为 ()s l s s l s D dS Q B E dl dS t B dS D H dl J dS t ?=??=-??=?=+????????r r r r r r r r g r r r r r g ???? 其物理描述分别为 10、麦克斯韦方程组的微分形式分别为 2 0E /E /t B 0 B //t B c J E ρεε??=??=-????=??=+??r r r r r r r 其物理意义分别为 11、时谐场是激励源按照单一频率随时间作正弦变化时所激发的也随时间按照正弦变化的 场， 一般采用时谐场来分析时变电磁场的一般规律，是因为任何时变周期函数都可以用正弦函数表示的傅里叶级数来表示；在线性条件下，可以使用叠加原理。 12、坡印廷矢量的数学表达式 2 0S c E B E H ε=?=?r r r r r ，其物理意义表示了单 位面积的瞬时功率流或功率密度。功率流的方向与电场和磁场的方向垂直。表达式 ()s E H dS ??r r r g ?的物理意义穿过包围体积v 的封闭面S 的功率。 13、电介质的极化是指在外电场作用下，电介质中出现有序排列电偶极子以及表面上出
一、填空 1.方程▽2φ=0称为静电场的（拉普拉斯（微分））方程 2.在静电平衡条件下，导体内部的电场强度E 为（0） 3.线性导电媒质是指电导率不随（空间位置）变化而变化 4.局外电场是由（局外力）做功产生的电场 5.电感线圈中的磁场能量与电流的平方（成正比） 6.均匀平面电磁波中，E 和I 均与波的传播方向（垂直） 7.良导体的衰减常数α≈（β≈2 ωμγ） 8.真空中，恒定磁场安培环路定理的微分形式（▽x B=0μJ ） 9.在库伦规范和无穷远参考点前提下，面电流分布的矢量的磁位公式 （A=?R Idl 40πμ）公式3-43 10.在导体中，电场力移动电荷所做的功转化为（热能） 11. 在静电平衡条件下，由导体中E=0，可以得出导体内部电位的梯度为（0 ）（p4页） 12.电源以外的恒定电场中，电位函数满足的偏微分方程为----- （p26 页） 13.在无源自由空间中，阿拉贝尔方程可简化为----------波动方程。 瞬时值矢量齐次 （p145页） 14.定义位移电流密度的微分表达式为------------ t ??D =0εt ??E +t P ?? （p123页） 15.设电场强度E=4，则0 P12页 16.在单位时间内，电磁场通过导体表面流入导体内部的能量等于导线电阻消耗的（热能） 17.某一矢量场，其旋度处处为零，则这个矢量场可以表示成某一标量函数的（梯度） 18.电流连续性方程的积分形式为（???s dS j =-dt dq ） 19.两个同性电荷之间的作用力是（相互排斥的） 20.单位面积上的电荷多少称为（面电荷密度） 21.静电场中，导体表面的电场强度的边界条件是：（D1n-D2n=ρs ） 22.矢量磁位A 和磁感应强度B 之间的关系式：（ =▽ x ） 23.E （Z ，t ）=e x E m sin （wt-kz-）+ e y E m cos （wt-kz+），判断上述均匀平面电磁波的极化方式为：（圆极化）（应该是 90％确定） 24.相速是指 均匀平面电磁波在理想介质中的传播速度。
1. 两导体间的电容与_A__有关 A. 导体间的位置 B. 导体上的电量 C. 导体间的电压 D. 导体间的电场强度 2. 下面关于静电场中的导体的描述不正确的是:____C__ A. 导体处于非平衡状态。 B. 导体内部电场处处为零。 C. 电荷分布在导体内部。 D. 导体表面的电场垂直于导体表面 3. 在不同介质的分界面上，电位是__B_。 A. 不连续的 B. 连续的 C. 不确定的 D. 等于零 4. 静电场的源是A A. 静止的电荷 B. 电流 C. 时变的电荷 D. 磁荷 5. 静电场的旋度等于__D_。 A. 电荷密度 B. 电荷密度与介电常数之比 C. 电位 D. 零 6. 在理想导体表面上电场强度的切向分量D A. 不连续的 B. 连续的 C. 不确定的 D. 等于零 7. 静电场中的电场储能密度为B A. B. C. D. 8. 自由空间中静电场通过任一闭合曲面的总通量，等于B A. 整个空间的总电荷量与自由空间介电常数之比 B. 该闭合曲面内所包围的总电荷量与自由空间介电常数之比。 C. 该闭合曲面内所包围的总电荷量与自由空间相对介电常数之比。 D. 该闭合曲面内所包围的总电荷量。 9. 虚位移法求解静电力的原理依据是G A. 高斯定律 B. 库仑定律 C. 能量守恒定律 D. 静电场的边界条件 10. 静电场中的介质产生极化现象，介质内电场与外加电场相比，有何变化？ A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定 11. 恒定电场中，电流密度的散度在源外区域中等于B____ A. 电荷密度 B. 零 C. 电荷密度与介电常数之比 D. 电位 12. 恒定电场中的电流连续性方程反映了___A_ A. 电荷守恒定律 B. 欧姆定律 C. 基尔霍夫电压定律 D. 焦耳定律 13. 恒定电场的源是___B_ A. 静止的电荷 B. 恒定电流 C. 时变的电荷 D. 时变电流 14. 根据恒定电场与无源区静电场的比拟关系，导体系统的电导可直接由静电场中导体系统的D A. 电量 B. 电位差 C. 电感 D. 电容 15. 恒定电场中，流入或流出闭合面的总电流等于__C___ A. 闭合面包围的总电荷量 B. 闭合面包围的总电荷量与介电常数之比 C. 零 D. 总电荷量随时间的变化率 16. 恒定电场是D A. 有旋度 B. 时变场 C. 非保守场 D. 无旋场 17. 在恒定电场中，分界面两边电流密度矢量的法向方向是B A. 不连续的 B. 连续的 C. 不确定的 D. 等于零 18. 导电媒质中的功率损耗反映了电路中的_D____
电磁波考题整理 一、填空题 1.某一矢量场，其旋度处处为零，则这个矢量场可以表示成某一标量函数的（梯度）形式。 2.电流连续性方程的积分形式为（??? s dS j=- dt dq） 3. 两个同性电荷之间的作用力是（相互排斥的）。 4. 单位面积上的电荷多少称为（面电荷密度）。 5.静电场中，导体表面的电场强度的边界条件是：（D1n-D2n=ρs） 6.矢量磁位A和磁感应强度B之间的关系式：（B=▽x A） 7. .E（Z，t）=e x E m sin（wt-kz-）+ e y E m cos（wt-kz+），判断上述均匀平面电磁波的极化方式为：（圆极化）（应该是90％确定） 8. 相速是指均匀平面电磁波在理想介质中的传播速度。 9.根据电磁波在波导中的传播特点，波导具有（HP）滤波器的特点。（HP，LP，BP三选一） 10.根据电与磁的对偶关系，我们可以由电偶极子在远区场的辐射场得到（磁偶极子）在远区产生的辐射场 11.电位移矢量D=ε0E+P在真空中P的值为（0） 12.平板电容器的介质电容率ε越大，电容量越大。 13.恒定电容不会随时间（变化而变化） 14.恒定电场中沿电源电场强度方向的闭合曲线积分在数值上等于电源的（电动势） 15. 电源外媒质中电场强度的旋度为0。 16.在给定参考点的情况下，库伦规范保证了矢量磁位的（散度为零） 17.在各向同性媚质中，磁场的辅助方程为(D=εE, B=μH, J=σE) 18.平面电磁波在空间任一点的电场强度和磁场强度都是距离和时间的函数。 19. 时变电磁场的频率越高，集肤效应越明显。
20. 反映电磁场中能量守恒与转换规律的定理是坡印廷定理。 二、名词解释 1. 矢量：既存在大小又有方向特性的量 2.反射系数：分界面上反射波电场强度与入射波电场强度之比 3. TEM波：电场强度矢量和磁场强度矢量均与传播方向垂直的均匀平面电磁波 4.无散场：散度为零的电磁场,即·=0。 5.电位参考点：一般选取一个固定点，规定其电位为零，称这一固定点为参考点。当取点为参考点时，P点处的电位为=；当电荷分布在有限的区域时，选取无穷远处为参考点较为方便，此时=。 6.线电流：由分布在一条细线上的电荷定向移动而产生的电流。 7.磁偶极子：磁偶极子是类比电偶极子而建立的物理模型。具有等值异号的两个点磁荷构成的系统称为磁偶极子场。磁偶极子受到力矩的作用会发生转动，只有当力矩为零时，磁偶极子才会处于平衡状态。利用这个道理，可以进行磁场的测量。但由于没有发现单独存在的磁单极子，故我们将一个载有电流的圆形回路作为磁偶极子的模型。 8. 电磁波的波长：空间相位变化所经过的距离称为波长，以表示。按此定义有，所以。 9. 极化强度描述介质极化后形成的每单位体积内的电偶极矩。 10. 坡印廷定理电磁场的能量转化和守恒定律称为坡印廷定理：每秒体积中电磁能量的增加量等于从包围体积的闭合面进入体积功率。 11. 线性均匀且各向同性电介质若煤质参数与场强大小无关，称为线性煤质。若煤质参数与场强方向无关，称为各向同性煤质。若煤质参数与位置无关，责称均匀煤质。若煤质参数与场强频率无关，称为各向同性煤质。 12.安培环路定理在真空中磁感应强度沿任意回路的环量等于真空磁导率乘以与该回路相交链的电流的代数和。 13. 布儒斯特角(P208)
《电磁场与电磁波基础》复习题 一、 填空题： （第一章）（第二章）（第三章）（第四章）（第五章）（第六章） （第一章） 1、直角坐标系下，微分线元表达式 z e y e x e l z y x d d d d 面积元表达式 2、圆柱坐标系下，微分线元表达式z e e e l z d d d d ， 面积元表达式z e l l e S z d d d d d z e l l e S z d d d d d d d d d d z z z e l l e S 3、圆柱坐标系中， e 、e r 随变量 的变化关系分别是 e e ， e -e 4、矢量的通量物理含义是 矢量穿过曲面的矢量线的总和； 散度的物理意义是 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 散度一个单位体积内通过的通量。 5、散度在直角坐标系 F z F y F x F V S d F F div Z Y X S V 0lim 散度在圆柱坐标系 z F F F F div Z 1)(1 6、矢量微分算符（哈密顿算符） 在直角坐标系的表达式为 z z y y x x e e e 圆柱坐标系 z e z e e 球坐标系分别 sin e e r e r r r 7、高斯散度定理数学表达式 V s S d F dV F ，本课程主要应用的两个方面分别是 静电场的散度 、 恒定磁场的散度 ；
8、矢量函数的环量定义 C l z y x F d ),,(；旋度的定义MAX l S S l d F F rot lim 0； 二者的关系 ? ? C S l d F S d F )(；旋度的物理意义：描述矢量场中某一点漩涡源密度。 9、旋度在直角坐标系下的表达式F =)()()(y F x F e x F z F e z F y F e z y z z x y y Z x 10、旋度的重要恒等式，其物理意义是旋涡源密度矢量； 11、斯托克斯定理数学表达式 ? ? C S l d F S d F )(，本课程主要应用的两个方面分别是 静电场的旋度 、 恒定磁场的旋度 ； 12、梯度的物理意义 描述标量场在某点的最大变化率及其变化最大的方向；等值面、方向导数与梯度的关系是 空间某一点的梯度垂直过该点的等值面；梯度在某方向上的投影即为方向导数； 13、用方向余弦cos ,cos ,cos 写出直角坐标系中单位矢量l e r 的表达式 cos cos cos e l z y x e e e ； 14、直角坐标系下方向导数的数学表达式l M u M u M )()(lim |l u 00l 0， 梯度的表达式； 15、梯度的一个重要恒等式u u grad ，其主要应用是求出任意方向的方向导数 ； 16、亥姆霍茨定理表述在有限区域的任一矢量场由它的散度，旋度以及边界条件唯一地确定； 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 17、描述一个矢量场的矢量函数能够用一个标量函数来描述的必要条件是 旋度 处处为零 ，这是因为恒等式 0u F 。
《电磁场理论》A 卷 第1页，共5页 《电磁场与电磁波》课程模拟试卷 一、填空题（除第8小题6分，其它每小题3分，共27分） 1、(3分)点电荷q 在距其R 处的场点P 处所产生的电场强度E= ；假设无限远处电位为零，在P 点处标量电位=? 。 2、(3分)已知电位为φ＝rf(r)，则电场E =________。 3、(3分)已知真空中半径为a 的球内的电场为E =e r (r/a)3，则球内的电荷密度为________。 4、(3分)假设所讨论的空间存在两种不同的理想介质，其介电常数分别为21εε和。在这两个理想介质分界面上静电场所满足的边界条件为 、 。 5、(3分)静电场的电场强度为E ，电场存在区域内介质的介电常数为ε，该静电场的能量密度为=e w 。恒定磁场中的磁场强度为H ，介质的磁导率μ，则磁场的能量密度为=m w 。 6、(3分)平面波从媒质1()0,,1011==σμμε垂直入射到与媒质2()0,,2022==σμμε的边界上。当21εε与的关系是 时，边界上的电场振幅大于入射波电场振幅；当21εε与的关系是 时，边界上的电场振幅小于入射波电场振幅。 7、(3分)均匀平面波从自由空间垂直入射到理想导体表面时，理想导体内部电场强度为 ，磁场强度达到 ，在自由空间中入射波和反射波叠加形成 。 8、(6分)一均匀平面波在媒质参数为14==r r με、的无耗媒质中传播，磁场表示式为()()m A z t e t z H y /10cos 21,πωπ-=ρρ。则与之相伴的电场强度的瞬时值表达式为()=t z E ,ρ ；穿过垂直于其传播方向上单位面积的平均功率S av = 。 ()()??? ? ????+??+??=????+??+??=?φθθθθφθθφθφθF r F r F r r r F r u e r u e r u e u r r sin 1sin sin 11,sin 22ρρρρ二、选择题（每题3分，共21分） 1、(3分)在恒定磁场中，若两种不同介质的分界面为xOz 平面，其上的面电流密度m A e J z S /2ρρ-=， 已知在y>0区域，x t e H ρρ=1，则（ ） A. z x t e e H ρρρ332+= B. z x t e e H ρρρ52+= C.z x t e e H ρρρ+=32 D. x t e H ρρ-=2 2、(3分)镜像法依据是（ ） A.唯一性定理 B.电荷连续性
电子信息学院电磁场与电磁波第一章复习题练习 姓名 学号 班级 分数 1-7题，每题5分；8-15题，每题5分，16题10分，17题15分。 8: 解：不总等于，讨论合理即可 9. 已知直角坐标系中的点P 1(-3，1，4)和P 2（2，-2,3）： (1) 在直角坐标系中写出点P 1、P 2的位置矢量r 1和r 2； (2) 求点P 1到P 2的距离矢量的大小和方向； (3) 求矢量r 1在r 2的投影； 解：（1）r1=-3a x +a y +4a z ; r2=2a x -2a y +3a z (2)R=5a x -3a y -a z (3) [（r1?r2）/ │r2│] =（17）? 10.用球坐标表示的场E =a r 25/r 2，求： （1） 在直角坐标系中的点（-3,4，-5）处的|E |和E z ； （2） E 与矢量B =2a x -2a y +a z 之间的夹角。 解：（1）0.5；2?/4; (2)153.6 11.试计算∮s r ·d S 的值，式中的闭合曲面S 是以原点为顶点的单位立方体，r 为 空间任一点的位置矢量。 解：学习指导书第13页 12.从P （0,0,0）到Q （1,1,0）计算∫c A ·d l ，其中矢量场A 的表达式为 A =a x 4x-a y 14y 2.曲线C 沿下列路径： （1） x=t ，y=t 2； （2） 从（0,0,0）沿x 轴到（1,0,0），再沿x=1到（1,1,0）； （3） 此矢量场为保守场吗？ 解：学习指导书第14页 13.求矢量场A =a x yz+a y xz+a z xy 的旋度。 A ??=x a （x -x ）+y a （y -y ）+z a （z -z ）=0 14.求标量场u=4x 2y+y 2z-4xz 的梯度。 u ?=x a u x ??+y a u y ??+z a u z ??=x a (8xy-4z)+y a (42x +2yz)+z a (2y -4x)
《电磁场与电磁波》试题2 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，设媒质的介电常数为ε，则电位移矢量D 和电场E 满足的 方程为： 。 2．设线性各向同性的均匀媒质中电位为φ，媒质的介电常数为ε，电荷体密度为V ρ，电位所满足的方程为 。 3．时变电磁场中，坡印廷矢量的数学表达式为 。 4．在理想导体的表面，电场强度的 分量等于零。 5．表达式()S d r A S ??称为矢量场)(r A 穿过闭合曲面S 的 。 6．电磁波从一种媒质入射到理想导体表面时，电磁波将发生 。 7．静电场是保守场，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点积等于零，则此两个矢量必然相互 。 9．对横电磁波而言，在波的传播方向上电场、磁场分量为 。 10．由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是 场，因此，它可用磁矢位函数的旋度来表示。 二、简述题 （每小题5分，共20分） 11．试简述磁通连续性原理，并写出其数学表达式。 12．简述亥姆霍兹定理，并说明其意义。 13．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。 14．什么是电磁波的极化？极化分为哪三种？ 三、计算题 （每小题10分，共30分） 15．矢量函数z x e yz e yx A ??2 +-= ，试求 （1）A ?? （2）A ?? 16．矢量z x e e A ?2?2-= ，y x e e B ??-= ，求 （1）B A - （2）求出两矢量的夹角
17．方程2 2 2 ),,(z y x z y x u ++=给出一球族，求 （1）求该标量场的梯度； （2）求出通过点()0,2,1处的单位法向矢量。 四、应用题 （每小题10分，共30分） 18．放在坐标原点的点电荷在空间任一点r 处产生的电场强度表达式为 r e r q E ?42 0πε= （1）求出电力线方程；（2）画出电力线。 19．设点电荷位于金属直角劈上方，如图1所示，求 （1） 画出镜像电荷所在的位置 （2） 直角劈任意一点),,(z y x 处的电位表达式 20．设时变电磁场的电场强度和磁场强度分别为： )cos(0e t E E φω-= )cos(0m t H H φω-= （1） 写出电场强度和磁场强度的复数表达式 （2） 证明其坡印廷矢量的平均值为：) cos(2100m e av H E S φφ-?= 五、综合题 （10分） 21．设沿z +方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体，如图2所示，该电磁波电场 只有x 分量即 z j x e E e E β-=0? (1) 求出反射波电场的表达式； (2) 求出区域1 媒质的波阻抗。 图1
《电磁场与电磁波》课程模拟试卷 一、填空题（除第8小题6分，其它每小题3分，共27分） 1、(3分)点电荷q 在距其R 处的场点P 处所产生的电场强度E= ；假设无限远处电位为零，在P 点处标量电位=? 。 2、(3分)已知电位为φ＝rf(r)，则电场E =________。 3、(3分)已知真空中半径为a 的球内的电场为E =e r (r/a)3，则球内的电荷密度为________。 4、(3分)假设所讨论的空间存在两种不同的理想介质，其介电常数分别为21εε和。在这两个理想介质分界面上静电场所满足的边界条件为 、 。 5、(3分)静电场的电场强度为E ，电场存在区域内介质的介电常数为ε，该静电场的能量密度为=e w 。恒定磁场中的磁场强度为H ，介质的磁导率μ，则磁场的能量密度为=m w 。 6、(3分)平面波从媒质1()0,,1011==σμμε垂直入射到与媒质2()0,,2022==σμμε的边界上。当21εε与的关系是 时，边界上的电场振幅大于入射波电场振幅；当21εε与的关系是 时，边界上的电场振幅小于入射波电场振幅。 7、(3分)均匀平面波从自由空间垂直入射到理想导体表面时，理想导体内部电场强度为 ，磁场强度达到 ，在自由空间中入射波和反射波叠加形成 。 8、(6分)一均匀平面波在媒质参数为14==r r με、的无耗媒质中传播，磁场表示式为()()m A z t e t z H y /10cos 21,πωπ -= 。则与之相伴的电场强度的瞬时值表达式为()=t z E , ；穿过垂直于其传播方向上单位面积的平均功率S av = 。 () ()???? ????+??+??=????+??+??=?φθθθθφθθφθφθF r F r F r r r F r u e r u e r u e u r r sin 1sin sin 11,sin 22 二、选择题（每题3分，共21分） 1、(3分)在恒定磁场中，若两种不同介质的分界面为xOz 平面，其上的面电流密度m A e J z S /2 -=， 已知在y>0区域，x t e H =1，则（ ） A. z x t e e H 332+= B. z x t e e H 52+= C.z x t e e H +=32 D. x t e H -=2 2、(3分)镜像法依据是（ ） A.唯一性定理 B.电荷连续性
第1~2章 矢量分析 宏观电磁现象的基本规律 1. 设：直角坐标系中，标量场zx yz xy u ++=的梯度为A ，则M （1，1，1）处 A = ，=??A 0 。 2. 已知矢量场xz e xy e z y e A z y x ?4?)(?2 +++= ，则在M （1，1，1）处=??A 9 。 3. 亥姆霍兹定理指出，若唯一地确定一个矢量场（场量为A ），则必须同时给定该场矢量 的 旋度 及 散度 。 4. 写出线性和各项同性介质中场量D 、E 、B 、H 、J 所满足的方程（结构方 程）： 。 5. 电流连续性方程的微分和积分形式分别为 和 。 6. 设理想导体的表面A 的电场强度为E 、磁场强度为B ，则 （a ）E 、B 皆与A 垂直。 （b ）E 与A 垂直，B 与A 平行。 （c ）E 与A 平行，B 与A 垂直。 （d ）E 、B 皆与A 平行。 答案：B 7. 两种不同的理想介质的交界面上， （A ）1212 , E E H H == （B ）1212 , n n n n E E H H == (C) 1212 , t t t t E E H H == (D) 1212 , t t n n E E H H == 答案：C 8. 设自由真空区域电场强度(V/m) )sin(?0βz ωt E e E y -= ，其中0E 、ω、β为常数。则空间位移电流密度d J （A/m 2 ）为： （a ） )cos(?0βz ωt E e y - （b ） )cos(?0βz ωt ωE e y - ???222x y z e e e ++A ??A ??E J H B E D σ=μ=ε= , ,t q S d J S ??-=?? t J ?ρ ?-=??
图 1 湖北省襄樊四中高二物理期末复习练习题 电磁场综合 1、下列关于等势面的说法正确的是（ ） A 、电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。 B 、等势面上各点的场强相等。 C 、点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为圆心的一簇球面。 D 、匀强电场中的等势面是相互平行的垂直于电场线的一簇平面。 2、一电荷只在电场力作用下，在电场中逆着一条电场线从A 运动到B ，则在此过程（ ） A 、电荷的动能可能不变 B 、电荷的势能可能不变 C 、电荷的速度可能不变 D 、电荷的加速度可能不变。 3、有一根竖直长直导线和一个通电三角形金属框处于同一竖直平面内，如图1所示，当竖直长导线内通以方向向上的电流时，若重力不计，则三角形金属框将（ ） A 、水平向左运动 B 、竖直向上 C 、处于平衡位置 D 、以上说法都不对 4、如图2所示，a 为带正电的小物块，b 是一不带电的绝缘物块，a 、b 叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F 拉b 物块，使a 、b 一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段 （ ） A 、a 、b 一起运动的加速度减小。 B 、a 、b 一起运动的加速度增大。 C 、a 、b 物块间的摩擦力减小。 D 、a 、b 物块间的摩擦力增大。 5、如图3所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab 由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2，通电导线所受安培力是（ ） A 、数值变大，方向不变。 B 、数值变小，方向不变。 C 、数值不变，方向改变。 D 、数值和方向均改变。 6、如图甲11-3所示电路，电源电动势为E ，内阻不计，滑动变阻器的最大电阻为R ，负载电阻为R 0。当滑动变阻器的滑动端S 在某位置时，R 0两端电压为 E /2，滑动变阻器上消耗的功率为P 。若将R 0与电源位置互换，接成 图乙所示电路时，滑动触头S 的位置不变，则（ ） A 、R 0两端的电压将小于E /2 B 、R 0两端的电压将等于E /2 C 、滑动变阻器上消耗的功率一定小于P D 、滑动变阻器上消耗的功率可能大于P 7、如图4所示，在正交的匀强电场和匀强磁场中，一带负电的小球自 绝缘光滑的竖直圆环的顶端由静止释放，设小球受到的电场力和重力大小相 等，则当它滑过的弧度为下列何值时受到的洛伦兹力最大（ ） A 、 4π B 、2π C 、43π D 、π 图4 图 2 图 3 图5
三、简答题 1、说明静电场中的电位函数，并写出其定义式。 答：静电场是无旋的矢量场，它可以用一个标量函数的梯度表示，此标量函数称为电位函数(3 分)。静电场中，电位函数的定义为grad ??=-=-?E (3 分) 2、什么叫集肤效应、集肤深度？试写出集肤深度与衰减常数的关系式。 高频率电磁波传入良导体后，由于良导体的电导率一般在107S/m 量级，所以电磁波在良导体中衰减极快。 电磁波往往在微米量级的距离内就衰减得近于零了。因此高频电磁场只能存在于良导体表面的一个薄层内， 这种现象称为集肤效应(Skin Effect)。电磁波场强振幅衰减到表面处的1/e 的深度，称为集肤深度(穿透深度)， 以δ表示。 集肤深度 001E e E e αδ-=? ? 1 δα= 3、说明真空中电场强度和库仑定律。 答：电场强度表示电场中某点的单位正试验电荷所受到的力，其定义式为： () ()r r q = F E (3 分)。库仑定律是描述真空中两个静止点电荷之间相互作用的规律，其表达式为：'20=4R q q R e πεF (3 分)。 4、用数学式说明梯度无旋。 答：x y z x y z ????????= ++???e e e (2 分) ()x y z x y z x y z ??????? ???= ?????????e e e (2 分) 222222()()()x y z z y z y x z x z x y x y ????????????=---+-????????????e e e (2 分)