2013电磁场阶段考试答案

学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第1页共5页电子科技大学2012-2013学年第2学期期阶段考试卷课程名称：电磁场与电磁波：随堂考试日期2013年月日考试时长：分钟课程成绩构成：平时%，期中%，实验%，期末%本试卷试题由三部分构成，共5页。题号一二三合计得分一、填空题（每空1分，共17分）1、散度定理和斯托克斯定理的数学表达式分别为和。2、电流连续性方程的积分形式是。物理意义为单位时间流出闭合曲面S的电荷量等于该曲面包围的体积V内单位时间减少的电荷量。3、试写出与下列内容相应的麦克斯韦方程的积分形式：电力线起始于正电荷终止于负电荷；磁力线无头无尾；变化的电场伴有磁场；变化的磁场伴有电场。4、描述煤质电磁特性的本构关系为、、。4、在两种不同的介质分界面上，电场强度、电位移矢量、磁感应强度、磁场强度满足的边界条件分别为、、和。5、沿Z轴放置的线电荷密度为l的无限长线电荷，在无界真空中产生的电场强度02πlEer；若取1r为电位参考点，电位函数01ln2πlr。得分ddVSVFFSddCSFlFSddddSVVtJS01ddSVVESd0SBStBEDH=J+t　　　　DEBHJE121212120000ttnnttnnEEDDHHBB　　　　　学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第2页共5页二、选择题（每小题3分，共27分）1、在空间有一非均匀电场，其电力线分布如图所示，在电场中作一半径为R的闭合球面S，已知通过球面上某一面元S的电场强度通量为e，则通过该球面其余部分的电场强度通量为（A）。(A)-e；（B）24eRS；（C）24eRSS；（D）0.2、关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是（D）。（A）如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷；（B）如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零；（C）如果高斯面上E处处不为零，则高斯面内必有电荷；（D）如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电通量必不为零；（E）高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。3、在点电荷+q的电场中，若取图中P点处为电位参考点，则M点的电位为（D）。（A）04qa；（B）08qa；（C）04qa；（D）08qa.4、关于电场强度与电势之间的关系，下列说法中（C）是正确的。（A）在电场中，场强为零的点，电势必为零；（B）在电场中，电势为零的点，电场强度必为零；（C）在电势不变的空间，场强处处为零；（D）在场强不变的空间，电势处处相等。5、如图所示为一个均匀带电球体，总电量为+Q，其外部同心地罩一内、外半径分别为1r、2r的金属球壳，设无穷远处为电势零点，则在球壳内半径为r的P点处的场强和电位为（D）。（A）200,44QQEUrr；（B）010,4QEUr;（C）00,4QEUr；得分学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第3页共5页（D）020,4QEUr.6、一导体球外充满相对介电常量为r的均匀电介质，若测得导体表面附近场强为E，则导体球面上的自由电荷面密度为（B）.（A）0E；（B）0rE；（C）rE；（D）00()rE.7、一平行板电容器充电后，与电源断开，然后再充满相对介电常量为r的各向同性均匀电介质，则其电容C、两极板间的电位差12U及电场能量eW与充介质前比较将发生如下变化（B）.（A）12,,;eCUW（B）12,,eCUW；（C）12,,eCUW；（D）12,,eCUW.8、关于稳恒磁场的磁场强度H的下列几种说法中正确的是（C）.（A）H仅与传导电流有关；（B）若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点的H必为零；（C）若闭合曲线上各点H均为零，则该曲线所包围传导电流的代数和为零；（D）以闭合曲线L为边缘的任意曲面的H通量均相等。9、对位移电流，有下述4种说法，请指出哪一种说法正确。（A）（A）位移电流是由变化电场产生的；（B）位移电流是由变化磁场产生的；（C）位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律；（D）位移电流的磁效应不服从安培环路定理。三、简答题（每小题7分，共56分）1、球坐标系中cossinrAeaea，a位常数，则A是常矢量吗？为什么？答：A是常矢量。按坐标的基矢变换有得分学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第4页共5页cossinsincossinsincoscoscoscoscossinsinsinrxyzxyzzAeaeaaaaeeeeeee2、柱坐标系的三个坐标轴和三个坐标标量是怎样定义的（画出简图说明）。如图所示的体积中，已知体电荷密度为0，则该体积的总电荷量为多少？答：柱坐标系的三个坐标轴和三个坐标标量是怎样定义的如下图所示：如图所示体积的总电荷量为3、旋度源产生的场与散度源产生的场的场线有何特点？（画出简图说明）。试从物理概念上说明0A1r2rd220211q=2drr学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第5页共5页答：旋度源产生的场的场线的特点是闭合的散度源产生的场的场线的特点是发散的由散度的定义有0dlimSVVASA而S1S2dddS＝ASASAS由斯托克斯定理有S1LS2LddddASALASAL故d00SAS=A0dlimSVVFSFS1S2L学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第6页共5页4、体电流密度J的定义是什么？单位是什么？sJ与J是什么关系？流过某一曲面的电流I与J有什么关系？说明在有限的导电媒质表面传导电流0sJ（A/m2）当在有限时，导电媒质表面传导电流5、试写出下列物理量的单位：电场强度、电位移矢量、磁感应强度、磁场强度；介电常数、磁导率、电导率。答：电场强度的单位N/C(牛顿/库仑)或V/m(伏特/米)电位移矢量的单位C/m2(库仑/米2)磁感应强度的单位T(特斯拉)或Wb/m2(韦伯/米2)磁场强度的单位安培/米（A/m）介电常数的单位F/m（法/米）磁导率的单位H/m（亨/米）电导率的单位S/m(西门子/米)6、分别写出高斯定理和安培环路定理的数学表达式。并说明在什么条件下可由高斯定理求出给定电荷分布的电场？为什么？答：高斯定理ddSVVDS安培环路定理ddcSHlJS在电荷和介质分布都具有对称性（平面对称、球对称和无限长轴对称）时，才可由高斯定理求出给定电荷分布的电场。只有在此条件下，才可能方便计算出适应对称性的闭合面上的电位移的通量，再由与面内的总电量的关系计算出电位移，再由本构关系计算出电场强度。0dlimdnnSiiSSJeedSIJS0limShhJJ00limlim0ShhhhJJE学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……第7页共5页7、极化强度的定义是什么？极化电荷体密度P与P是什么关系？电位移矢量D是如何定义的？若已知介电常数和电场强度，如何计算P和D？两种不同介质分界面上的极化电荷面密度与介质分界面两侧的1P、2P有什么关系？答：DE8、试从产生的原因、存在的区域及引起的效应比较传导电流与位移电流。答：产生的方式：传导电流与自由电荷定向运动有关，位移电流可以与电荷运动无关（由变化的电场），或只与束缚电荷的定向运动有关。存在的区域：传导电流存在于电导率不为零的媒质中，位移电流不存在于电导率无限大的媒质中。引起的效应：都有磁效应，位移电流在高频时有热效应。0=limiiVVpPPP0DEP21SPnnPP