在学习《电磁场与电磁波》这门课程的过程中,习题解答是检验我们对理论知识理解程度的重要环节。通过解答课后习题,我们可以更好地掌握电磁场的基本概念、原理及其应用。下面是一些典型习题的参考答案,供同学们参考。
习题一:关于电场强度的计算
题目:已知一个点电荷Q位于原点O,求距离该点电荷r处的电场强度E。
解答:根据库仑定律,点电荷产生的电场强度公式为:
\[ E = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \cdot \frac{Q}{r^2} \]
其中,\( \epsilon_0 \) 是真空介电常数,其值约为 \(8.85 \times 10^{-12} \, \text{F/m}\)。因此,在给定条件下,只需将已知参数代入上述公式即可得到具体的电场强度值。
习题二:磁场强度H的计算
题目:假设有一根无限长直导线通有电流I,试计算导线周围某一点P处的磁场强度H。
解答:对于无限长直导线产生的磁场,根据安培环路定律,磁场强度H沿环路积分等于穿过该环路的电流I除以真空磁导率μ₀。即:
\[ H = \frac{I}{2\pi r} \]
这里r表示从导线到点P的距离。由此可以看出,磁场强度随距离增加而减小,并且方向垂直于导线和点P连线的方向。
习题三:麦克斯韦方程组的应用
题目:利用麦克斯韦方程组证明法拉第电磁感应定律。
解答:根据麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律部分,变化的磁场会激发涡旋电场。数学表达式为:
\[ \nabla \times E = -\frac{\partial B}{\partial t} \]
这意味着当穿过闭合回路L的磁通量发生变化时,会在回路中产生电动势ε,其大小等于回路内磁通量的变化率。这正是法拉第电磁感应定律的内容。
以上就是几个常见习题及其参考答案。希望这些例子能够帮助大家加深对电磁场与电磁波相关知识点的理解。当然,在实际学习过程中,还需要结合具体教材和课堂讲授内容进行深入探讨。如果有任何疑问或需要进一步解释的地方,请随时提问!