电磁场与电磁波第四版谢处方版思考题目答案..(3)

于所求场域以外的空间中；（）镜像电荷的个数，位置及电荷量的大小以满足场域边界面上的边界条件来确定。

3.19什么是分离变量法？在什么条件下它对求解位函数的拉普拉斯方程有用？答：分离变量法是求解边值问题的一种经典方法。它是把待求的位函数表示为几个未知函数的乘积，该未知函数仅是一个坐标变量函数，通过分离变量，把原偏微分方程化为几个常微分方程并求解最后代入边界条件求定解。

3.20在直角坐标系的分离变量法中，分离常数k可以是虚数吗？为什么？答：不可以，k若为虚数则为无意义的解。

第四章

4.1在时变电磁场中是如何引入动态位A和 的？A和 不唯一的原因何在？

答：根据麦克斯韦方程 ·B=0和 *E= 引入矢量位A和标量位 ，使得：

A和 不唯一的原因在于确定一个矢量场需同时规定该矢量场的散度和旋度，而B= A

只规定了A的旋度，没有规定A的散度

4.2 什么是洛仑兹条件？为何要引入洛仑兹条件？在洛仑兹条件下，A和 满足什么方程？

答： ，称为洛仑兹条件，引入洛仑兹条件不仅可得到唯一的A和 ，同时还可使问题的求解得以简化 在洛仑兹条件下，A和 满足的方程：

4.3坡印廷矢量是如何定义的？他的物理意义？

答：坡印廷矢量S=E*H 其方向表示能量的流动方向，大小表示单位时间内穿过与能量流动方向相垂直的单位面积的能量 4.4什么是坡印廷定理？它的物理意义是什么？ 答：坡印廷定理：

它表明体积V内电磁能量随时间变化的增长率等于场体积V内的电荷电流所做的总功率之和，等于单位时间内穿过闭合面S进入体积V内的电磁能流。

4,5什么是时变电磁场的唯一性定理？它有何重要意义？

答：时变电磁场的唯一性定理：在以闭合曲面S为边界的有界区域V内，如果给定t=0时刻的电场强度E和磁场强度H的初始值，并且在t大于或等于0时，给定边界面S上的电场强度E的切向分量或磁场强度H的切向分量，那么，在t大于0时，区域V内的电磁场由麦克斯韦方程唯一地确定。它指出了获得唯一解所必须满足的条件，为电磁场问题的求解提供了理论依据。

4.6什么是时谐电磁场？研究时谐电磁场有何意义

DA 以一定角频率随时间作时谐变化的电磁场称为时谐电磁场。时谐电磁场，在工程上，有很大的应用，而且任意时变场在一定的条件下都可以通过傅里叶分析法展开为不同频率的时谐场的叠加，所以对时谐场的研究有重要意义。 4.7

4.8时谐电磁场的复矢量是真实的矢量场吗？引入复矢量的意义何

在？

DA 复矢量并不是真实的场矢量，真实的场矢量是与之相应的瞬时矢量。引入复矢量的意义在于在频率相同的时谐场中可很容易看出瞬时矢量场的空间分布。

4.10 时谐场的瞬时坡印廷矢量与平均坡 矢量有何关系？是否有

两者关系为：

没有 成立

4.12 复介电常数的虚部描述了介质的什么特性？如果不用复介电常数，如何表示介质的耗损？

它描述了电介质的极化存在的极化损耗，可用损耗角正切 来表征电介质的损耗特性

4.13 如何解释复数形式的坡印廷定理中的各项的物理意义？ 解答 复数形式坡印廷定理为：

式中

分别是单位体积内的磁损耗，介电损耗和焦耳热损耗的平均值，式子右端两项分别表示体积V内的有功功率和无功功率，左端的面积分别是穿过闭合面S的复功率

5.1 什么是均匀平面波？平面波与均匀平面波有何区别？

DA等相面是平面的波是平面波，在等相面上振幅也相等的平面波是均匀平面波。均匀平面波是平面波的一种特殊情况。

5.2波数是怎样定义的？它与波长有什么关系？答：在2π的空间空间距离内所包含的波长数，称为波数，通常用k表示。k=

5.3什么是媒质的本征阻抗？自由空间中本征阻抗的值为多少？答：电场的振幅与磁场的振幅之比，具有阻抗的量纲故称为波阻抗，通常用*表示，由于*的值与煤质参数有关，因此又称为煤质的本征阻抗。自由空间中本征阻抗值120π（约377）欧。

5.4电磁波的相速是如何定义的？自由空间中相速的值约为多少？答：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3乘以10的8次方米每秒。

5.5在理想介质中均匀平面波的相速是否与频率有关？答：在理想介质中，均匀平面波的相速与频率无关，但与介质参数有关。 5.6在理想介质中，均匀平面波有哪些特点？答：（1）电场E、磁场

H与传播方向#之间互相垂直，是TEM波。（2）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。（5）电场能量密度等于磁场能量密度。

5.7在导电煤质中，均匀平面波的相速与频率是否有关？答：在导电煤质中，均匀平面波的相速与频率有关，在同一种导电煤质中，不同频率的电磁波的相速是不同的。

5.8在导电煤质中均匀平面波的电场与磁场是否同相位？答：不相同 5.9在导电煤质中，均匀平面波具有哪些特点？答：（1）电场E、磁场H与传播方向#之间互相垂直，是TEM波。

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