恒定电场的矢量位为A5x3ex,则电流分布:J30x0ex。
7、时谐场中,坡印廷矢量的瞬时值和平均值分别为:
SEH
Sav
12
ReEH
。
8、y0的平面是两种介质的分界面,两种介质的介电常数150230,若E210ex20eyVm,则E110ex12ey,D1500ex600ey。
f三、证明题(18分)
证明在时变电磁场中,介质1和介质2的分界面上:
1)磁场强度的边界条件为:
H1H2Js(9分)
2)磁感应强度的边界条件为:
B1B20(9分)
其中
是两介质分界面的法向单位矢量(由介质2指向介质1),Js是分界面上的自
由面电流密度。
证:1)设分界面上有自由面电流分布Js,其方向垂直纸面向里。
作如图的矩形回路c,其中两短边与界面垂直且长
H1
度h0;两长边与界面平行,长度l。
1c
1
在此回路上应用:
lh0
(叙述正确2分)
2
2l
H2
HdlJdSDdS
c
s
st
(1分)
(图2分)
cHdlH1si
1H2si
2l(1分)
sJdSJsl
DdSDlh0
st
t
(1分)
H1si
1H2si
2Js
(1分)
写成矢量式即为:
H1H2Js
(1分)
2)作如图的圆柱形闭合面s,两底面积为s,高度h0。
B1
1
在此闭合面s上,应用
BdS0
S
(叙述正确2分)(2分)
1s
sh0得:B1cos1B2cos2s0
(1分)
2
2s
B2
即B1cos1B2cos2
(1分)
(图2分)四、计算题(42分)
写成矢量式即为:
B1B20(1分)
f1、(6分)将一无穷大导体平板折成如图的60°角,一点电荷Q位于角平分线上距离顶点1cm处,求所有镜像电荷的大小和位置并在图中标出。
解:在如图的极坐标系中,五个镜像电荷的大小和位置分别为:Q1Q,位置:(1π2)Q2Q,位置:(15π6)Q3Q,位置:(15π6)Q4Q,位置:(1π2)Q5Q,位置:(1π6)
(4分)
Q1Q2
oQ3
Q1π6r
Q5
Q4
(图2分)
2、(6分)一个半径为a的导体球带电荷量为Q,以匀角速度ω绕一个直径旋转,采
用球面坐标系,令z轴沿方向。求球表面的电流密度Js
解:
QQ
σS4a2
ezrrer
(2分)
vraerasi
e
(1分)
JS
v
Qsi
e
4a
(3分)
3、(10分)在均匀外电场E0中放置一介电常数为半径为R0的介质球,设球外区域的电位为1,球内区域的电位为2。
1)、写出介质球内、外区域中电位在球面坐标系中的通解(4分)2)、列出所有边界条件(4分)
解:采用球面坐标系,令z轴沿E0方向,则
E0E0ez,0E0rP1cos
(1分)
1)由对称性r