1. Электродинамика как наука. Электромагнитное поле как особый вид материи.... ский заряд и электрический ток. Электрическое и магнитное поля как... Вопросы к экзамену по дисциплине «Электромагнитные поля и волны»

Вопросы к экзамену по дисциплине «Электромагнитные поля и волны»
1. Электродинамика как наука. Электромагнитное поле как особый вид материи. Электрический заряд и электрический ток. Электрическое и магнитное поля как два проявления электромагнитного поля. Предмет изучения макроскопической электродинамики.
2. Основные характеристики электромагнитного поля. Пондеромоторные силы.
3. Макроскопические параметры среды. Виды сред и их классификация по характеру взаимодействия с электромагнитным полем. Материальные уравнения.
4. Закон полного тока. Первое уравнение Максвелла в интегральной и дифференциальной
формах. Структура и физический смысл. Токи проводимости и смещения.
5. Закон электромагнитной индукции. Второе уравнение Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Структура и физический смысл.
6. Теорема Гаусса для электростатического поля и постулат Максвелла. Третье уравнение
Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Структура и физический смысл.
7. Четвертое уравнение Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Структура
и физический смысл.
8. Закон сохранения электрического заряда и уравнение непрерывности линий электрического тока. Закон Ома в дифференциальной форме.
9. Полная система уравнений электродинамики. Принципиальное различие дифференциальной и интегральной форм уравнений Максвелла. Сторонние источники.
10. Граничные задачи электродинамики. Классификация электродинамических задач. Степень взаимной обусловленности электрического и магнитного полей.
11. Граничные условия на поверхности раздела сред с различными макроскопическими параметрами. Поверхностные заряды и токи
12. Граничные условия на поверхности идеального проводника.
13. Монохроматическое электромагнитное поле. Метод комплексных амплитуд. Уравнения
Максвелла для монохроматического поля. Комплексная диэлектрическая проницаемость
среды. Диэлектрические потери.
14. Баланс энергии электромагнитного поля. Теорема Умова-Пойнтинга. Физический смысл
слагаемых входящих в уравнение баланса. Плотность потока энергии электромагнитного поля.
15. Баланс энергии монохроматического поля. Теорема Умова-Пойнтинга в комплексной
форме. Среднее значение вектора Пойнтинга. Баланс активной и реактивной мощностей.
16. Решение задачи об излучении элементарного электрического излучателя. Выражения для
векторов поля. Деление пространства вокруг излучателя на зоны. Структура поля в ближней,
дальней и промежуточной зонах.
17. Мощность и сопротивление излучения элементарного электрического излучателя.
Направленные свойства. Характеристика направленности.
18. Принцип перестановочной двойственности в уравнениях электродинамики. Магнитные
токи. Элементарный магнитный излучатель. Выражения для векторов поля. Физические реализации элементарного магнитного излучателя.
19. Эквивалентные источники электромагнитного поля. Принцип Гюйгенса-Кирхгоффа.
Элемент Гюйгенса как элементарный излучатель. Направленные свойства элемента Гюйгенса.
1
20. Плоские электромагнитные волны в однородной изотропной среде без потерь. Выражения доля векторов поля и параметры плоских волн.
21. Плоские электромагнитные волны в однородной изотропной среде с потерями. Коэффициенты затухания и фазы. Комплексное характеристическое сопротивление среды. Дисперсия.
22. Волны в диэлектрических средах. Параметры и дисперсионные свойства.
23. Волны в проводящих средах. Глубина проникновения поля в материал.
24. Поляризация плоских волн. Амплитудно-фазовые соотношения для случаев линейной,
круговой и эллиптической поляризации.
25. Волновые явления на границе раздела сред. Отражение и преломление. Законы Снеллиуса. Нормальная и параллельная поляризации. Коэффициенты Френеля.
26. Коэффициенты отражения и преломления для случая нормальной поляризации.
27. Коэффициенты отражения и преломления для случая параллельной поляризации.
28. Условия полного прохождения поля во вторую среду. Угол Брюстера.
29. Явление полного внутреннего отражения. Возникновение поверхностных волн.
30. Волновые явления на поверхности поглощающей среды. Приближенные граничные
условия Леонтовича-Щукина.
31. Поверхностный эффект. Поверхностный импеданс и потери высокочастотной энергии в
проводнике. Эквивалентный поверхностный ток.
32. Принципы работы направляющих систем. Закрытые и открытые линии передачи.
33. Классификация направляемых волн. Продольные поперечные волны и гибридные волны.
Связь между продольными и поперечными компонентами ЭМП в линиях передачи.
34. Параметры направляемых волн. Поперечный коэффициент распространения. Критическая длина волны и критическая частота. Волна основного типа. Условие одноволнового режима.
35. Параметры поперечных электромагнитных волн в линиях передачи. Условия существования. Поперечный коэффициент распространения. Фазовая и групповая скорости.
36. Параметры электрических электромагнитных волн в линиях передачи. Условия существования. Поперечный коэффициент распространения. Фазовая и групповая скорости.
37. Параметры магнитных электромагнитных волн в линиях передачи. Условия существования. Поперечный коэффициент распространения. Фазовая и групповая скорости.
38. Полые металлические волноводы. Формулировка исходной электродинамической задачи.
Собственные значения поперечного волнового числя и собственные функции волновых
уравнений.
39. Структура поля и параметры направляемых волн. Зависимость структуры поля от собственного значения поперечного волнового числа.
40. Прямоугольный волновод. Конструкция. Постановка электродинамической задачи и ее
особенности в случаях электрических и магнитных волн.
41. Электрические волны в прямоугольном волноводе. Решение однородной краевой задачи
в классе Е-волн. Структура поля и параметры электрических волн.
42. Магнитные волны в прямоугольном волноводе. Решение однородной краевой задачи в
классе Н-волн. Структура поля и параметры магнитных волн.
43. Параметры электрических и магнитных волн в прямоугольном волноводе. Связь с критический длиной волны. Диаграмма типов волн. Одноволновый режим прямоугольного волно2
вода. Способы графического представления электромагнитного поля в направляющих системах.
44. Структура поля и параметры основной волны прямоугольного волновода.
45. Граничные условия на поверхности, ограничивающей направляющую систему. Токи на
стенках прямоугольного волновода в режиме основной волны.
46. Способы возбуждения основной волны в прямоугольном волноводе. Варианты конструктивного исполнения переходов с коаксиального и круглого волноводов на прямоугольный
волновод.
47. Круглый волновод. Конструкция. Постановка электродинамической задачи и ее особенности в случаях электрических и магнитных волн.
48. Электрические волны в круглом волноводе. Решение однородной краевой задачи в классе
Е-волн. Структура поля и параметры электрических волн.
49. Магнитные волны в круглом волноводе. Решение однородной краевой задачи в классе Нволн. Структура поля и параметры магнитных волн.
50. Параметры электрических и магнитных волн в круглом волноводе. Связь с критический
длиной волны. Диаграмма типов волн. Одноволновый режим круглого волновода. Способы
графического представления электромагнитного поля в направляющих системах.
51. Структура поля и параметры основной волны круглого волновода.
52. Граничные условия на поверхности, ограничивающей направляющую систему. Токи на
стенках круглого волновода в режиме основной волны.
53. Способы возбуждения основной волны в круглом волноводе. Варианты конструктивного
исполнения переходов с коаксиального и прямоугольного волноводов на круглый волновод.
54. Затухание направляемых волн. Потери в заполнении и в металлических стенках. Комплексный коэффициент распространения. Коэффициент затухания и глубина проникновения
поля в стенки волновода.
55. Затухание направляемых волн в прямоугольном волноводе. Частота соответствующая
минимальному коэффициенту затухания основной волны.
56. Затухание направляемых волн в круглом волноводе. Частота соответствующая минимальному коэффициенту затухания основной волны.
57. Линии передачи с поперечной волной. Особенности конструкции. Постановка исходной
электродинамической задачи.
58. Структура поля и параметры направляемых волн в коаксиальном волноводе. Волновое
сопротивление. Конструктивные особенности коаксиальных волноводов.
59. Структура поля и параметры направляемых волн в открытой двухпроводной линии передачи. Волновое сопротивление. Конструктивные особенности симметричных линий. Витые
пары.
60. Полосковые линии передачи. Варианты конструктивного исполнения и область применения. Параметры полосковых линий.
Литература
1. В.Б. Витевский, Э.А. Павловская «Электромагнитные волны в техника связи», М.: «Радио
и связь», 2005 г.
2. Ю.В. Пименов, В.И. Вольман, А.Д. Муравцов «Техническая электродинамика», М.:
«Радио и связь», 2000 г.
3
3. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. –
М.: Наука,
1973.
4