Электродинамика - ответы на вопросы от автора meimei1337 на СтудИзбе

Уравнение ​​
описывает:

• Порождение электрического поля электрическими зарядами.
• Факт того, что линии магнитного поля всегда замкнуты.
• Порождение магнитного поля постоянными токами.
• Порождение вихревого электрического поля изменяющимся во времени магнитным полем.

В уравнении баланса комплексной мощности слагаемое 2iw ((W_m) -(W_e)) описывает:

• Скорость переноса энергии волной в дальнюю зону.
• Суммарную энергию, запасенную в электромагнитном поле.
• Мнимую часть плотности потока энергии.
• Дисбаланс между средней энергией, запасенной в магнитном и электрическом полях.

Какое из уравнений Максвелла в интегральной форме напрямую объясняет возникновение
вихревого электрического поля?

Какое из уравнений Максвелла в дифференциальной форме напрямую объясняет, почему
электростатическое поле является безвихревым (потенциальным) в отсутствие изменяющихся
магнитных полей?

Что такое поверхностная плотность тока?

• Числом зарядов, проходящих через заданную точку за единицу времени
• Вектор определяемый числом зарядов, проходящих через единичный отрезок, перпендикулярный линиям тока за единицу времени
• Вектор определяемый числом зарядов, проходящих через единичную площадку, перпендикулярную линиям тока, за единицу времени

Какое условие калибровки (калибровочное условие) на векторный потенциал **A** напрямую приводит к тому, что скалярный потенциал **φ** удовлетворяет уравнению Пуассона (**∇²φ = -ρ/ε₀**), как в электростатике?

• Кулоновская калибровка: ** ∇ x А= 0"*
• Унитарная калибровка: ** А _* ∇ **
• Условие поперечности поля: ** А= -∇φ**
• Калибровка Лоренца: ** ∇ _* A + (1/c²)oφ/ot= 0 **

При каком условии заряженное тело можно назвать точечным зарядом?

• Расстояние между телами много больше их размеров
• Расстояние между телами соизмеримо с их размерами
• Расстояние между телами много меньше их размеров

Каково соотношение между амплитудами электрического Е и магнитного Н полей в
дальней зоне излучения диполя Герца?

• Ε=μ0 Η
• E=cH
• Амплитуды не связаны друг с другом
• E=H/ԑ0
• E=ZO H

Чему равно сопротивление излучения элементарного электрического диполя длиной I
для свободного пространства?

В металлическом волноводе с идеально проводящими стенками произвольного поперечного
сечения могут существовать два основных типа волн (мод):

• Только волны с круговой поляризацией.
• Волны всех типов: ТЕ, ТМ, ТЕМ и гибридные.
• Только волны с продольной компонентой электрического поля.
• Только поперечные электромагнитные Т-волны.
• Только поперечные электрические Е- и поперечные магнитные Н-волны.

Что такое "критическая частота" моды в идеальном металлическом волноводе?

• Частота, на которой групповая скорость равна нулю.
• Частота, на которой фазовая скорость становится бесконечной.
• Частота, на которой волновое сопротивление моды становится вещественным.
• Частота резонанса волновода как полости.
• Частота, ниже которой данная мода не может распространяться, а экспоненциально затухает (является нераспространяющейся).

Физический смысл импедансного граничного условия Et = Zs* [n x Ht] заключается в том, что:

• Условие описывает только статическое поле.
• Поле внутри проводника считается строго нулевым.
• Поверхность проводника моделируется как локально плоская импедансная стенка, связывающая касательные поля через поверхностный импеданс.
• Тангенциальные компоненты полей становятся независимыми.
• Нормальная компонента магнитного поля равна нулю.

Приближенные импедансные граничные условия применимы на поверхности:

• Идеального проводника (РЕС)
• Любого материала при любой частоте
• Хорошего, но не идеального проводника, где глубина скин-слоя много меньше характерных размеров задачи
• Идеального магнитного проводника (РМС)
• Диэлектрика с малыми потерями

Как изменяется амплитуда плоской электромагнитной волны при распространении в среде с
потерями (а - коэффициент затухания) вдоль направления z?

• Она осциллирует с периодом 2п/а.
• Она возрастает экспоненциально.
• Она убывает по закону E(z) = E0 e^[-az].
• Она убывает линейно: E(z) = E0 (1 - az).
• Она остается постоянной.

Что такое "скин-слой" (глубина скин-слоя) в хорошем проводнике и как она определяется?

• Это расстояние до первого узла стоячей волны; 6 = ʎ/4.
• Это толщина проводника, при которой исчезает поверхностное сопротивление.
• Это длина волны в проводнике; ʎ = 2п/В.
• Это расстояние, на котором фаза волны меняется на п; 6 = п/В.
• Это расстояние, на котором плотность тока уменьшается в е раз

Если в плоской волне, распространяющейся в среде без потерь, вектор электрического поля
описывается выражением Ex = E0 cos(wt - kz), то как будет направлен и какова будет фаза
вектора магнитного поля?

• Hy = (EO/Z) cos(wt - kz+ п/2), где Z = V(u/E)
• Hy = (E0 Z) cos(wt - kz), где Z = V(u/E)
• Hz = (EO/Z) cos(wt -kz), re Z = v(u/E)
• Hy = (EO/Z) cos(wt - kz), где Z = V(u/E)
• Hx = (EO/Z) cos(wt - kz), где Z = V(u/E)

Как связаны между собой амплитуды электрического и магнитного полей в плоской
электромагнитной волне, распространяющейся в среде без потерь?

• Амплитуда электрического поля равна амплитуде магнитного поля, умноженной на скорость света.
• Амплитуда магнитного поля равна амплитуде электрического поля, деленной на волновое сопротивление среды.
• Соотношение амплитуд зависит исключительно от частоты волны.
• Амплитуда электрического поля равна амплитуде магнитного поля, деленной на волновое сопротивление среды.
• Амплитуда магнитного поля всегда равна амплитуде электрического поля.

Какие из перечисленных условий не являются типичными условиями теоремы единственности
во временной области?

• Задание начального распределения векторов электрического и магнитного полей во всем объеме в начальный момент времени.
• Задание тангенциальных компонент вектора электрического поля на границе объема во все моменты времени.
• Задание тангенциальных компонент вектора магнитного поля на границе объема во все моменты времени.
• Задание полного тока проводимости во всем объеме.
• Условие, что среда внутри объема является линейной.

Какое из следующих утверждений является прямым и важнейшим следствием теоремы
единственности?

• Электрическое поле точечного заряда должно быть сферически симметричным.
• Любой метод решения (разделение переменных, метод изображений, численные методы), который приводит к решению, удовлетворяющему уравнениям Максвелла и граничным условиям, дает правильный ответ.
• Энергия электромагнитного поля локализована в пространстве.
• Магнитные силовые линии всегда замкнуты.
• Скорость света в вакууме постоянна.

Интеграл Кирхгофа выражает значение скалярной волновой функции U(p) в произвольной
точке р через ...

• Ее значения и значения ее производных на произвольной замкнутой поверхности, окружающей точку р.
• Значения тангенциальных составляющих полей на поверхности.
• Только значения ее нормальной производной на бесконечной плоскости.
• Объемный интеграл от всех источников в пространстве.
• Значения функции на характеристической поверхности.

Какой математический аппарат является основой для вывода интеграла Кирхгофа для
скалярного волнового уравнения?

• Теорема Пойнтинга
• Теорема Стокса
• Теорема Грина
• Принцип суперпозиции
• Теорема Гаусса-Остроградского

В чем заключалось принципиальное нововведение Френеля в первоначальный принцип
Гюйгенса?

• Он ввел понятие когерентности вторичных волн и их интерференции.
• Он математически строго вывел принцип из уравнений Максвелла.
• Он впервые предположил, что свет - это волна.
• Он учел поляризацию электромагнитных волн.
• Он открыл поперечный характер световых волн.

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждая точка волнового фронта считается источником
вторичных волн. Что характеризует амплитуду и фазу этих вторичных волн?

• Амплитуда и фаза первичной волны в данной точке волнового фронта.
• Частота исходного источника, которая считается постоянной.
• Производные от напряженности электрического поля.
• Амплитуда и фаза волны в точке наблюдения.
• Усредненные значения амплитуды и фазы во всем пространстве.

Математическое выражение теоремы взаимности для N-портовой системы (например,
многополюсной СВЧ-цепи) часто записывается через матрицу рассеяния [S]. Какое свойство
матрицы [S] является прямым следствием теоремы взаимности?

• Симметричность относительно главной диагонали (S_IJ = S_JI)
• Ортогональность
• Единичность (унитарность)
• Эрмитовость
• Вырожденность

Рассмотрим две пары клемм (1 и 2) в взаимной системе. Если к клемме 1 приложить напряжение
V1, вызывающее ток I2 на короткозамкнутых клеммах 2, то что произойдет, если мы приложим
такое же напряжение V2=V1 к клеммам 2?

• Ток I1 будет нулевым из-за сдвига фаз.
• Ток I1 будет комплексно-сопряженным току I2.
• Ток I1 будет в два раза больше 12.
• Ток I1 будет зависеть от коэффициента стоячей волны.
• Ток I1 на короткозамкнутых клеммах 1 будет равен I2.

Какое из следующих утверждений является прямым следствием леммы Лоренца?

• Теорема Пойнтинга о сохранении энергии.
• Граничные условия для касательных составляющих полей.
• Принцип суперпозиции для электромагнитных полей.
• Теорема взаимности для электромагнитных полей.
• Волновое уравнение для векторного потенциала.

Лемма Лоренца связывает два различных решения уравнений Максвелла в одной и той же
пространственной области. Что представляют собой эти два решения?

• Статическое решение и высокочастотное решение.
• Одно решение для электрического поля, другое - для магнитного.
• Два различных набора полей (E₁, H₁) и (E₂, H₂), созданных разными распределениями источников (J₁, M₁) и (J₂, M₂).
• Решение для поля в вакууме и решение для поля в идеальной среде.
• Решение в дифференциальной форме и решение в интегральной форме.

Рассмотрим идеальный проводник, находящийся в переменном электромагнитном поле. Какое
из следующих утверждений о граничных условиях на его поверхности является неверным?

• Тангенциальная составляющая электрического поля равна нулю.
• Тангенциальная составляющая вектора магнитного поля всегда непрерывна.
• Нормальная составляющая магнитной индукции равна нулю.
• Поверхностный ток может существовать, и он связан с тангенциальной составляющей вектор магнитного поля
• Нормальная составляющая вектора электрической индукции пропорциональна поверхностной плотности заряда.

Для нормальной составляющей вектора электрической индукции (D) на границе раздела двух сред справедливо граничное условие: (n · (D₂ − D₁)) = σ, где σ — плотность свободного поверхностного заряда. Что происходит с этой составляющей, если свободные поверхностные заряды на границе отсутствуют (σ = 0)?

• Нормальная составляющая вектора электрической индукции всегда терпит разрыв.
• Нормальная составляющая вектора электрической индукции непрерывна.
• Условие применяется только к тангенциальной составляющей.
• Нормальная составляющая вектора электрической индукции становится бесконечной.
• Нормальная составляющая вектора электрической индукции всегда равна нулю.

Какова главная причина введения симметризованной формы уравнений Максвелла со
сторонними магнитными токами и зарядами?

• Упростить решение многих практических задач электродинамики.
• Сделать уравнения математически симметричными и добавить новое свойство - перестановочную инвариантность.
• Точнее описать поведение диамагнетиков и парамагнетиков.
• Учесть квантовые эффекты в макроскопической электродинамике.

С каким фундаментальным физическим понятием непосредственно связан векторный
потенциал "А ** в квантовой механике и электродинамике?

• С обобщённым импульсом заряженной частицы в магнитном поле.
• С силой Лоренца, действующей на частицу.
• С плотностью энергии электромагнитного поля.
• С потоком магнитного поля через поверхность.

Уравнение баланса комплексной мощности (теорема Умова-Пойнтинга для гармонических полей) в дифференциальной форме имеет вид:
​​
Что представляет собой физический смысл слагаемого

в этом уравнении?

• Среднюю за период плотность активной мощности, передаваемой полем зарядам.
• Мнимую часть плотности тока.
• Амплитуду скорости изменения магнитной энергии.
• Среднюю за период плотность реактивной мощности.

Что описывает фаза комплексной амплитуды поля (например,

) в монохроматическом режиме?

• Амплитуду колебаний вектора напряжённости электрического поля в точке 'r'.
• Скорость изменения амплитуды поля со временем.
• Мгновенное значение поля в момент времени 't=0'.
• Сдвиг по времени между колебаниями поля в данной точке 'r' и в некоторой фиксированной опорной точке.

Физический смысл действительной части (Re) комплексного вектора Пойнтинга Sc заключается
в том, что она описывает:

• Реактивную мощность, колеблющуюся между полем и источником.
• Мгновенное значение энергии, прошедшей через единицу площади.
• Среднюю за период плотность потока активной мощности.
• Амплитуду колебаний потока энергии.

В каком из следующих случаев материальное уравнение для электрической индукции записано
НЕ верно для сред, обладающих дисперсией и нелинейностью?

Уравнение

является математическим выражением одного из фундаментальных
физических принципов. Какой принцип оно описывает?

• Отсутствие магнитных зарядов
• Закон электромагнитной индукции Фарадея
• Закон сохранения заряда
• Закон Ампера для постоянных токов

Что понимают под «сторонним током» в уравнениях Максвелла?

• Это ток смещения, введённый Максвеллом для сохранения непрерывности тока.
• Это ток намагничивания, связанный с ориентацией магнитных диполей в веществе.
• Это ток, создаваемый свободными электронами в проводнике.
• Это ток, являющийся микроскопическим источником поля, который задаётся независимо от "Е и *В и не описывается материальными уравнениями среды.

Как записывается закон сохранения магнитного заряда для симметризованных уравнений Максвелла?
​​

Какая из следующих формул правильно выражает закон Фарадея для контура L, ограничивающего поверхность S? (E- ЭДС индукции, Фв - магнитный поток через поверхность S).

Какое уравнение получается из волнового уравнения для электрического поля после перехода
к монохроматическому режиму в однородной среде без источников?

Какое физическое предположение или допущение неявно используется при окончательном
оформлении правой части теоремы Умова-Пойнтинга в виде

• Среда является линейной и изотропной.
• Токи и заряды отсутствуют (р=0,J=0).
• Поле является электростатическим.
• Среда не содержит сторонних электродвижущих сил (ЭДС).

Что характеризует калибровочная инвариантность электродинамики?

• Независимость напряжённостей электромагнитных полей "Е" и "В" от конкретного выбора потенциалов "А" и "Ф".
• Инвариантность вида уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.
• Независимость уравнений движения зарядов от выбора системы отсчёта.
• Сохранение энергии и импульса в замкнутой системе.

Что такое элементарный электрический излучатель (диполь Герца) в электродинамике?

• Постоянный магнит с двумя полюсами
• Идеализированный точечный источник звуковых волн
• Любой объект, излучающий инфракрасные лучи
• Математическая модель антенны, представляющая собой короткий прямолинейный проводник с током, постоянным по его длине
• Устройство для излучения гравитационных волн

При выводе полей в дальней зоне (зоне излучения) каким упрощением пренебрегают по
сравнению с полной записью запаздывающего потенциала?

• Считают, что диполь находится в вакууме, а не в среде
• Пренебрегают зависимостью амплитуды пропорциональной обратного расстояния
• Пренебрегают магнитной составляющей поля
• Пренебрегают членом, убывающим как обратный квадрат по дальности
• Пренебрегают временной задержкой (эффектом запаздывания)

Какая из следующих характеристик является основной для ближней зоны (зоны
индукции) диполя Герца?

• Электрическое и магнитное поля синфазны и образуют плоскую волну
• Диаграмма направленности имеет ярко выраженные боковые лепестки
• Волновое сопротивление равно характеристическому импедансу свободного пространства
• Поля убывают строго обратно пропорционально дальности
• Преобладают реактивные компоненты поля, не переносящие энергию на расстояние

Каков характер зеркального изображения для горизонтального электрического диполя,
расположенного над идеально проводящей плоскостью?

• Изображение противоположно по направлению и противофазно исходному диполю
• Изображение идентично исходному диполю и синфазно с ним
• Изображение отсутствует
• Изображение представляет собой магнитный диполь
• Изображение параллельно исходному диполю, но сдвинуто по фазе на 90°

Какое условие на частоту колебаний тока в диполе является НЕОБХОДИМЫМ для
эффективного излучения?

• Частота не имеет значения, важна только амплитуда тока.
• Частота должна быть такой, чтобы диполь находился в резонансе с собственной ёмкостью.
• Частота должна быть бесконечно большой.
• Частота должна быть строго нулевой (постоянный ток).
• Частота должна быть достаточно высокой, чтобы размеры системы были сравнимы с длиной волны

Какой вид имеет вектор Умова-Пойнтинга в дальней зоне диполя Герца?

• Вещественный вектор, пульсирующий с удвоенной частотой, но имеющий постоянное направление
• Комплексный вектор с нулевой вещественной частью
• Чисто мнимый вектор
• Вектор, меняющий направление на противоположное дважды за период
• Постоянный вектор, не зависящий от времени

Каков характер зеркального изображения для вертикального магнитного диполя,
расположенного над идеально проводящей плоскостью?

• Изображение идентично исходному диполю и синфазно с ним
• Изображение представляет собой магнитный диполь
• Изображение отсутствует
• Изображение противоположно по направлению и противофазно исходному диполю
• Изображение параллельно исходному диполю, но сдвинуто по фазе на 90°

Как зависит угловое распределение мощности излучения (диаграмма направленности)
диполя Герца в дальней зоне от полярного угла θ?

• sinθ
• Не зависит от угла (изотропно)
• tgθ
• cosθ
• (sinθ)^2

Как изменяется амплитуда электромагнитной волны, излучаемой диполем Герца, при
распространении в среде с потерями?

• Убывает по линейному закону
• Убывает экспоненциально с расстоянием
• Изменяется по гармоническому закону
• Остаётся постоянной
• Возрастает линейно с расстоянием

Какой вид поляризации имеет электромагнитная волна, излучаемая диполем Герца в
дальней зоне, если диполь расположен вертикально?

• Эллиптическая поляризация
• Правая круговая поляризация
• Левая круговая поляризация
• Горизонтальная линейная поляризация
• Вертикальная линейная поляризация

Какое из следующих утверждений справедливо для магнитного диполя?

• В ближней зоне его поле является чисто электростатическим
• В ближней зоне его поле тождественно полю электрического диполя
• Его ближняя зона характеризуется преобладающим магнитным полем, убывающим как куб расстояния
• Его ближняя зона характеризуется преобладающим электрическим полем, убывающим как куб расстояния
• У него отсутствует ближняя зона

Какой способ позволяет УВЕЛИЧИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ магнитного излучателя без
изменения рабочей частоты?

• Использовать проводник большего диаметра
• Увеличить площадь рамки и/или число витков
• Уменьшить число витков в рамке
• Питать рамку постоянным током
• Расположить рамку в плоскости, перпендикулярной направлению излучения

Почему в ближней зоне диполя Герца невозможно описать поле как чистую поперечную
электромагнитную волну (Т-волну)?

• Потому что в ближней зоне скорость света равна нулю
• Потому что в ближней зоне волна является чисто магнитной
• Потому что в ближней зоне магнитное поле отсутствует
• Потому что в ближней зоне преобладают продольная компонента электрического поля реактивные (квазистационарные) компоненты
• Потому что в ближней зоне диполь не излучает энергию вообще

Вектор Умова-Пойнтинга, описывающий поток энергии, в дальней зоне диполя Герца ...

• ... имеет только радиальную компоненту, осциллирующую во времени и усреднённое значение которой отлично от нуля.
• ... всегда равен нулю, так как энергия не переносится.
• ... направлен к диполю, а не от него.
• ... имеет только азимутальную компоненту, перенося энергию вдоль экватора диполя.
• ... является чисто мнимой величиной.
• ... имеет только азимутальную компоненту, перенося энергию вдоль экватора диполя.

Что является КЛЮЧЕВЫМ условием для возникновения электромагнитного излучения от
элементарного электрического излучателя?

• Наличие проводника с нулевым сопротивлением.
• Наличие ускоренно движущихся (или переменных во времени) зарядов.
• Наличие статического электрического заряда.
• Наличие постоянного тока в проводнике.
• Наличие только электрического поля без магнитного.

Какова основная идея метода зеркальных изображений при расчёте излучения антенн
над идеально проводящей поверхностью?

• Замена антенны системой точечных зарядов
• Учёт только прямых лучей от антенны без отражений
• Учёт только поверхностных токов проводящей плоскости
• Расчёт дифракции волн на краях проводящей поверхности
• Замена проводящей поверхности фиктивными источниками-изображениями, расположенными симметрично

В чем заключается основное отличие в способе ВОЗБУЖДЕНИЯ магнитного диполя по
сравнению с электрическим?

• Магнитный диполь питается током, циркулирующим в замкнутом контуре, а электрический - током в разомкнутом проводнике
• Магнитный диполь не требует источника питания
• Магнитный диполь возбуждается только электромагнитной индукцией
• Магнитный диполь возбуждается последовательно с источником, а электрический - параллельно
• Магнитный диполь требует постоянного напряжения

Что такое диполь Герца?

• Устройство для приема радиоволн
• Физическая реализация элементарного электрического вибратора
• Антенна, длина которой сравнима с длиной волны
• Точечный источник магнитного поля