2017年中国民航大学电磁场与微波技术复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 分别定性说明均匀平面波在理想介质中、导电媒质中的传播特性。
【答案】（1）理想介质中的均匀平面波的传播特点：
； ①电场、磁场与传播方向之间相互垂直，是横电磁波（TEM 波）②无衰减，电场与磁场的振幅不变； ③波阻抗为实数，电场与磁场同相位； ④电磁波的相速与频率无关，无色散；
⑤电场能量密度等于磁场能量密度，能量的传输速度等于相速。 （2）导电媒质中均匀平面波的传播特点：
； ①电场强度E 、磁场强度H 与波的传播方向相互垂直，是横电磁波（TEM 波）②媒质的本征阻抗为复数，电场与磁场相位不同，磁场滞后于电场角； ③在波的传播过程中，电场与磁场的振幅呈指数衰减；
； ④电磁波的相速不仅与媒质参数有关，而且与频率有关（有色散）⑤平均磁场能量密度大于平均电场能量密度。
2． 写出用磁场矢量B 、H 表示的计算磁场能量的公式。
【答案】
3． 写出坡印廷定理的积分形式并简要说明其意义。
【答案】（1）坡印廷定理的积分形式
式中，
一一在单位时间内体积V 中所増加的电磁能量。
一一单位时间内电场对体积V 中的电流所作的功；对导电媒质，即为体积V 内总的
损耗功率。
一一单位时间内通过曲面S 进入体积V 的电磁能量。
（2）物理意义：在单位时间内，通过曲面S 进入体积V 的电磁能量等于体积V 中所增加的电磁场能量与损耗的能量之和一一能量守恒。
4． “如果空间某一点的电场强度为零，则该点的电位为零”，这种说法正确吗？为什么？
【答案】不正确。此时该点电位可能是任一个不为零的常数。
5． 矩形波导是一个沿z 轴方向无限长的导体腔，波导中电磁波的传播特性由因子其中
【答案】①当②当
分析f 取不同值时波导中电磁波的传播特性。
决定，
式中的f 为电磁波的频率，为波导的截止频率，它与波导的结构有关。
称为传播常数，矩形波导中的电磁波的传播特性与其取值范围有
时，传播常数为实数，由时，传播常数为虚数，由
时，传播常数为零，这是临界情况，波导中不能传播相应模式的波，
为截止角频率 。
知波导中的电磁波为衰减波。矩形波导中不能传播
均为虚数。
知波导中的电磁波为沿正z 方向传播的波，此时，
关，即与/的取值有关，现讨论如下：
相应模式的波，相应的相位常数、波导波长不存在，而波阻抗
传播常数：相位常数：波导波长：相速度：波阻抗：③当
此时传播常数：波数
：截止波长：
6． 能流密度矢量（坡印廷矢量）是怎样定义的？坡印廷定理是怎样描述的？
【答案】
能流密度矢量（坡印廷矢量）定义为单位时间内穿过与能量流动方向垂直的单位截面的能量。坡印廷定理的表达式为
或
反映了电磁场中能量的守恒和转换关系。
二、计算与分析题
7． 设沿+z方向传播的均匀平面电磁波垂直入射到理想导体，如图所示，该电磁波电场只有X 分量即
（1）求出入射波磁场表达式；
（2）画出区域1中反射波电、磁场的方向。
图
【答案】（1）
（2）区域1中反射波电场方向为磁场的方向为
8． 如图所示，同轴线的内导体半径为a 、外导体的内半径为b ，其间填充均匀的理想介质。设内外导体间外加缓变电压为传输功率的影响。
导体中流过缓变电流为
。（1）在导体为理想
导体的情况下，计算同轴线中传输的平均功率；（2）当导体的电导率为有限值时，定性分析对
图
【答案】（1）在内、外导体为理想导体的情况下，电场和磁场只存在于内、外导体之间的理想介质中，内、外导体表面的电场无切向分量，只有电场的径向分量。利用高斯定律和安培环路定理，容易求得内外导体之间的电场与磁场分别为
内外导体之间任意横截面上的坡印廷矢量为
同轴线中传输的平均功率
（2）当导体的电导率为有限值时，有一部分能量进入导体中，被导体所吸收，成为导体中的焦耳热损耗功率。