求空腔內的电场强度E。
7.半径为a的凰平面上均匀分布面密度为O■的面电荷,求圆平面中心垂直轴线上任意点处
的电位和电场强度。
8、在面积为S、相距为d的平板电容器里、這以厚度各为d/2、介电常数各为%和%的介
质。
将电容器两极板接到电压为U。
的直流电源上。
求:
①电容器介质%和%內的场强;
②电容器扱板所带的电呈;
9、真空中有两个同心金属球壳,內球壳半径为片•带电Q,厚度不计;内球壳半径为比,带电Q2,厚度AR2o求场中各点处的电场强度和电位。
10、电荷q均匀分布在内半径为%外半径为b的球壳形区域内,如图示:
a.求各区域内的电场强度;
b.若以r=oo处为电位参誇点,
试计算球心(广=0)处的电位。
11、在平行板电极上加直流电压极板间的电荷体密度为P=kxy式中k为常数;请应用泊松方程求出极板间任一点的电位0和电场强度E。
p=kx
0d
1广
题11图
12、真空中有一导体球A,内有两个介质为空气的球形空腔B和C。
其中心处分别放直点电荷Q和Q2,试求空间的电场分布。
13、中心位于原点,边长为L的电介质立方体的极化强度矢呈为
P=^(exx+eyy+e.z)o
(1)计算面束缚电荷密度和体束缚电荷密度;
(2)证明总的束缚电荷为零。
14、图示空气中有两根半径均为叭其轴线间距商为d(d>2a)的平行长直圆柱导体,设它
们单位长度上所带的电荷長分别为Y和一丁,若忽略端部的边缘效应,试求:
(1)圆柱导体外任意点p的电场强度和电位的表达式;
⑵圆柱导体面上的电荷面密度的杲大值和最小值。
题14图
15、图示球形电容器的内导体半径为Rl=lcm,外导体內径R2=6cm,其间充:
有两种电介质®
与匂,它们的分界面的半径为R=3cm0巳知习与匂的相对介电常数分别为£八=2点亡=2
求此球形电容器的电容凡电场强度。
其中,
=9x109o
Q
题15图
16、一平板电容器有两层介质,极板面积为25c卅一层电介质厚度4=°・5加,电导率
相对介电常数可=7
另一层电介质厚度心=5,电导率
6=10陀/加。
相对介电常数孤",当电容器加有电压1000V时,求⑴电介质中的
电流;
⑵两电介质分界面上积累的电荷;
⑶电容器消耗的功率。
17、一个半径为"薄导体球壳內表面涂覆了一薄层绝缘膜,球内充满总电荷長为Q为的体
电荷,球壳上又另充:
有电荷長Qo巳知球内部的电场为E=er(-)\设球内介质为真空。
a
计算
(1)球内的电荷分布;
(2)球壳外表面的电荷面密度。
18、图示极板面积为S、间距为d的平行板空气电容器内,平行地放入一块面积为S、厚度为纸介电常数为’的介质板。
设左右两极板上的电荷長分别为+Q与-Q。
苦忽珀端部的边缘效应,试求此电容器内电位移与电场强度的分布;
题18图
19、一个半径为R的介质球,介电常救为s球内的极化强度P=erK/r,其中K为一常教。
(1)计算束缚电荷体密度和面密度;
(2)计算自由电荷密度;(3)计算球内、外的电场和电位分布。
20、如图所示,在z<0的下半空间是介电常数为啲介质,上半空间为空气,距商介质平面距为h处有一点电荷qo求⑴2>0和zVO的两个半空间内的电位;
(2)介质表面上的极化电荷密度,并证明表面上板化电荷总电長等于镜像电荷Q。
题20图
21、接地导体凰柱壳(半径为R)内距商圆心为d(dvR)位宣处分市一线电荷,密度为用镜像法求圆柱内部空间的电位。
22、一个金属球半径为釘位于两种不同媒质的分界面上,导体球电位为①(>,
求上.下半空间中任意点处的电位。
题22图
23、如图,一导体球半径为比,其中有一球形空腔,球心为«•,半径为R"腔内有一点电荷q直于距◊'为d处,设导体球所带净电荷为零,求空间各个区域內的电位表示式。
R?
Ri
题23图
24、无穷大接地导体平面位于沪0平面上,上方存在一电偶极矩P=eyqd
电偶极矩中心位于
(0,0,a)处,如图所示。
求图中点A(0,a,a)处的电场与电位。
题24图
25、一个半径为R的导体球带有电荷長为Q,在球体外距离球心为D处有一个点电荷qo
(1)求点电荷q与导体球之间的静电力;
(2)证明当q与Q同号,且
QR&R
—v
q(Q2—巧D
成立时,F表现为吸引力。
26、接地空心导体球内外半径为&和g在球内离球心为狄(水&)处放直点电荷Q用竜像法求电位分布尺导体球上感应电荷的分布情况。
题26图
二、磁场
1、如图所示,某回路由两个半径分别为R和r的半圆形导体与两段直导体组成,其中通有
电流I,且22“求中心点()处的磁感应强度
2、有一半径为R的圆电流]。
②在过圆心的垂线上、与圆心相距为H的一点P,其3=?
X
题2图
3、自由空间中存在一个内外半径分别为狄和b的圆筒形磁介质,磁导率为9“。
,介质内沿
轴向分布有电流密度为J=eJm(其中血为常数)的传导电流,计算空间各点处的矢長磁位、磁场强度及磁感应强度的大小。
4、如图所示,有一线密度Js=K.ez的无限大电流薄片畫于、=0平面上,周围媒质为空气。
5、已知同轴电缆的内外半径分别为□和其间媒质的磁导率为儿,且电缆长度
忽菇端部效应,求电缆单位长度的电感系教和磁场能長。
6、在附图所示媒质中,有一载流为】的长直导线,导线到媒质分界面的距商为ho试求载流导线单位长度受到的作用力和上下空间各点的磁场。
©
A
1
=•泌
7.若无限长半径为R的圆柱体中电流密度J=ez(r2+4r).r应强度。
8、一个半径为d的导体球带电長为Q,以匀角速度。
绕一个直径旋转,求球心处的磁感应强度。
三、电磁场与电磁波
1、电场强度为E=ay75.4cos(6ttx108r+2^z)伏/米的电磁波在自由空间传播。
问:
该波是不是均匀平面波?
并请说明其传播方向。
求:
(1)波阻抗;⑵相位常数;(3)波长;(4)相速;(5)仔的大小和方向;⑹
坡印廷矢長:
2、均匀平面波的磁场强度H的振幅为1/3兀A/m,以相位常30rad/m在空气中沿-玄方向传播。
当t=0和z=0时,若H的取向为-a,试写出E和H的表示式,并求出波的频率和波长。
3、频率为3GHz的均匀平面波在相对介电常教为9,相对磁导率为1的媒质中沿%方向传播,其电场沿、•方向极化。
电场最大值为50V/mo试计算:
(1)E的瞬时表达式;
(2)与E相伴的磁场H瞬时表达式;(3)该电磁波的波长、空间波数、波阻抗。
4、巳知自由空间(设其参数为£=久,“=如,b=0)中的磁场强度为
H=eyH()cos(ca-k7),式中的血、&均为常教。
求该空间中的位移电流密度刀和
电场强度Eo
5、表达式转换:
(1)复矢長转换成瞬时值形式:
E⑵=6占/"弓+匕2码「"气
其中E川和&为实常数。
(2)瞬时表达式转换成鱼矢長形式:
H(x,t)=eyH0sin(6/rxlO5t+kx)—e,5H()cos©龙xlO*+Ax+观)。
6、频率为3GHz的正弦均匀平面波在各向同性的均匀理想介质中沿(-2)方向传播,介质的
特性参数为q.=4,“.=l,cr=0。
设电场沿
方向,即E=exEx;当t=o,z=-m
时,电场等于其振幅值50V/mo试求:
(1)冃(z,r)和E(z,r);
(2)波的传播速度;
(3)平均波印廷矢長)7、巳知自由空间(设其参数为£=匂,“=心,<7=0)中的磁场强度为H=eyH0cos(3^xIO8/-2^z)A/m,式中的H。
、e、k均为常数。
求该空间中的位移电流密度险和电场强度左。
8、表达式转换:
(1)复矢長转换成瞬时值形式:
B(z)=eJB/fle~^,其中色“和R为实常数。
(2)瞬时表达式转换成复矢星形式:
ff(z,t)=exH0sin(9、判别下列均匀平面波的极化形式:
(1)E(z,t)=et2sin(cot-kz-—)+ev2cos(cot-kz.+—)
44
(2)£(z,Z)=ex2cos(&Jt—kz)+ey2sin(«f—+—)
10、z<0的区域的媒质参数为:
6=£()、“1=“0、b]=0;z>0的区域的媒质参教为:
£2=5勻、“2=20")、6=0。
均匀平面波从媒质1垂直入射到z=0的平面上,若媒质1的电场强度为:
Ex(z,r)=ev[60cos(15x10"肝一5z)+20cos(l5x10"肝+5z)]v/m,
媒质2的电场强度为:
£2(zJ)=^Acos(15xl0s^r-50z)v/mo试求:
(1)A值大小;
(2)两个媒质中的磁场强度方各是多少;(3)验证磁场强度所满足的边界条件。
11、在自由空间传播的均匀平面波的电场强度复矢長为:
E=N10f"+gl(rV5坤(vim)
求
(1)平面波的传播方向;
(2)频率;
(3)波的极化方式;(4)磁场强度;(5)电磁波的平均坡印廷矢是。
12、无源真空中,已知时变电磁场的磁场强度/7(r,Z)为
H(y,t)=exAxcos(wt-/3y)+e.A2sin(vi7-/?
y)A/m;,其中Al、A2为常数,求位移电流密度厶。
13、有一线极化的均匀平面波在海水(£r=80,//r=1,b=4S/m)中沿+y方向传播,其磁场强度在y=0处为:
H=ex0.1sin(101(>^-/ry/3)A/m
(1)求衰减常数、相位常数.本征阻抗、相速.波长及透入深度;
(2)求出H的振幅为
0.01A/m时的位直;(3)写出E(y,t)和HQ)的表示式。
14、均匀平面波的磁场强度H的振幅为—A/m,以相位常教30rad/m在空气中沿-玄方向传
3兀“
播。
当「0和z=()时,H的去向为-试求波的频率与波长,并写出E和H的表达式。
15、一均匀平面波,频率为5GHz,媒质1(z<0)的参数为匂=4,”门=1。
=0;媒质2(z>0)的参数为%=2,坨=50,①=20S/in。
设入射波磁场为=eycos(vv/-k{z)A/m,试计算:
(1)入射波的电场;
(2)迸入媒质2的电场;(3)进入媒质2的平均功率密度。
16、电磁波在真空中传播,电场为:
左=(瓦一斥)1旷厂沁(V/m),求:
⑴工作频率;
(2)磁场强度矢長的复数形式;⑶
波印廷矢長的瞬时值和平均值;(4)此电磁波是何种极化?
旋转方向如何?
课后习题:
2.2,2.7,2」0,2」5,217,2.20,2.22,2.26,2.27,2.30,2.31
3.3,3.7,3.22,3.26,3.29
4.3,4.10,4.11,
5.1,5.2,5.5,5.6,5」2,5」4,5.195.205.22
6.2,6.4
书中例题:
例221,2.2.2,
2.3.1,
2.4.1,2.4.2,
2.4.3,2.4.4,2.5.3,
2.5.4,
2.7.1,
2.7.2,
2.7.3;
3.1.1,
3.1.3,
3.1.6,
3.3.1,
3.3.2,
3.3.7,3.5.1,3.5.2,
3.5.3,
3.5.4,
361,
3.6.2;
4.5.1,
4.5.2,
4.5.4,
5.1.1,
5.1.2,
5.1.3,5.1.4,521,
5.2.2;
6.1.1,
6.1.2