【电磁场与电磁波第二版((周克定及翻译)及答案)】在学习《电磁场与电磁波》这门课程时,学生常常会遇到一些复杂的数学推导和物理概念。作为一本经典的教材,《电磁场与电磁波第二版》由周克定翻译,内容深入浅出,涵盖了静电场、静磁场、电磁感应、麦克斯韦方程组以及电磁波的传播等内容。为了帮助读者更好地掌握知识点,理解题目的解题思路,以下将对部分典型习题进行简要分析与解答。
一、静电场部分
例题1:
已知一个点电荷 $ q $ 位于坐标原点,求其在空间中某一点 $ P(x, y, z) $ 处的电场强度。
解析:
根据库仑定律,电场强度 $ \vec{E} $ 的表达式为:
$$
\vec{E} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q}{r^2} \hat{r}
$$
其中 $ r $ 是点电荷到 $ P $ 点的距离,$ \hat{r} $ 是从电荷指向 $ P $ 点的单位矢量。
答案:
电场强度方向沿 $ \vec{r} $ 方向,大小为 $ \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \cdot \frac{q}{r^2} $。
二、静磁场部分
例题2:
一段长直导线通有电流 $ I $,求其周围空间的磁感应强度分布。
解析:
根据安培环路定理,对于无限长直导线,磁感应强度 $ B $ 的大小为:
$$
B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r}
$$
其中 $ r $ 是距离导线的垂直距离,方向遵循右手螺旋法则。
答案:
磁感应强度的方向沿圆周切线方向,大小为 $ \frac{\mu_0 I}{2\pi r} $。
三、电磁感应与麦克斯韦方程组
例题3:
一根长度为 $ l $ 的导体棒在均匀磁场中以速度 $ v $ 垂直运动,求其两端产生的电动势。
解析:
根据法拉第电磁感应定律,电动势 $ \mathcal{E} $ 可表示为:
$$
\mathcal{E} = B l v
$$
其中 $ B $ 是磁感应强度,$ l $ 是导体棒长度,$ v $ 是其运动速度。
答案:
电动势大小为 $ B l v $,方向由右手定则确定。
四、电磁波的传播
例题4:
电磁波在真空中传播,频率为 $ f $,求其波长 $ \lambda $。
解析:
电磁波在真空中的传播速度为光速 $ c $,波长与频率的关系为:
$$
\lambda = \frac{c}{f}
$$
答案:
波长为 $ \frac{c}{f} $,单位为米。
总结
《电磁场与电磁波第二版》是一本理论性强、逻辑严密的教材,适合电气工程、物理等相关专业的学生使用。通过练习书中的习题并结合教材内容进行深入思考,能够有效提升对电磁学基本原理的理解与应用能力。希望以上解析能对学习者提供一定的参考与帮助。
注: 本文内容为原创整理,旨在帮助学习者理解相关知识点,并非官方答案,仅供参考。