2017年北京邮电大学光学与电磁场综合之电磁场与电磁波复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1. 均匀平面波从媒质1(
)垂直入射到与媒质2(
)的边
界上。当与的大小关系如何时,边界上的电场振幅大于入射波电场振幅?当与的大小关系如何时,边界上的电场振幅小于入射波电场振幅?
【答案】电场在边界上振幅与入射波振幅之比是1+R,所以问题的关键是判断R
的正负。当时,边界上的电场振幅大于入射波电场振幅;当
时,边界上的电场振幅小于入射波
电场振幅。
2. 麦克斯韦方程组的4个方程是相互独立的吗? 试简要解释。
【答案】不是相互独立的。其中
电流产生,它揭示的是时变电场产生时变磁场。
表明时变磁场产生时变电场。电场和磁场是相互关联的。但当场量不随时间变化
时,电场和磁场又是各自存在的。
3. 什么是镜像法?其理论根据是什么?
【答案】镜像法是间接求解边值问题的一种方法,它是用假想的简单电荷分布来等效代替分界面上复杂的电荷分布对电位的贡献,不再求解泊松方程,只需求像电荷和边界内给定电荷共同产生的电位,从而使求解简化,理论依据是唯一性定理和叠加原理。
4. 电磁波的相速是如何定义的?自由空间中相速的值为多少?
【答案】电磁波的等相位面在空间中的移动速度,称为相位速度,简称相速,在自由空间中 相速的值为
5. 什么是表面波?在什么情况下均匀平面波透过媒质分界面后会成为表面波?
【答案】在发生全反射时,透射波沿分界面方向传播,其振幅沿垂直于分界面的方向上按指数规律衰减,即透射波主要集中在分界面附近,故称这种波为表面波。
均匀平面波发生全反射时,透过媒质分界面后会成为表面波。
6. 均匀平面波向理想导体表面垂直入射时,理想导体外面的合成波具有什么特点?
【答案】均匀平面波向理想导体表面入射时,理想导体外面的合成波具有特点如下:
合成波电场和磁场的驻波在时间上有的相移,在空间上也错开了且在导体边界上,电场为零。驻波的坡印廷矢量的平均值为零,不发生电磁能量的传输过程,仅在两个波节之间进行电场能量和磁场能量的交换。
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表明时变磁场不仅由传导电流产生,也由位移
二、计算与分析题
7. 试以传输线输入端电压电压分布
和电流分布
(1)用指数形式表示; (2)用双曲函数表示。
【答案】(1)传输线上电压和电流的通解为:
式中由输入端
联立解得
可得
(2)利用双曲线的定义,电流和电压分布的双曲函数表达式为
8. 在真空中,点电荷位于点
求:(1)坐标原点处的电场强度; (2)点
处的电场强度。
点电荷
位于点
为传播系数
为特性阻抗。
和电流以及传输线的传播系数和特性阻抗
表示线上任意一点的
【答案】(1)设题目中坐标单位为m , 则点电荷在坐标原点处产生的电场强度为
点电荷在坐标原点处产生的电场强度为
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所以在原点处产生的总的场强为(2)A 点到P 点的矢量为
点电荷在P 点处产生的电场强度为
B 点到P 点的矢量为
点电荷在P 点处产生的电场强度为
所以在P 点处产生的总的场强为
9. 一根特性阻抗为【答案】由题可知,
将其代入公式可得输入阻抗为
长度为
的无损耗传输线工作于频率
终端接有阻抗
试求其输入阻抗。
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