Câu hỏi tự luận môn Lý thuyết trường điện tử và siêu cao tần | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

* CÂU HỎI LOẠI 1 ĐIỂM
Câu hỏi 1.1.
Các đại lượng đặc trưng cơ bản của trường điện từ?
Câu hỏi 1.2.
Các đại lượng đặc trưng cơ bản của môi trường truyền sóng điện từ? Với môi trường
điện môi và vật dẫn thì các đại lượng này có giá trị như thế nào?
Câu hỏi 1.3.
Thế nào là môi trường tuyến tính, đẳng hướng? Các đại lượng đặc trưng có giá trị thế nào?
Câu hỏi 1.4.
Khái niệm về môi trường không đẳng hướng, tenxơ điện thẩm, tenxơ từ thẩm và đặc
điểm của điện trường và từ trường trong môi trường không đẳng hướng?
Câu hỏi 1.5.
Viết các dạng của hệ phương trình Macxoen?
Câu hỏi 1.6.
Trình bày ý nghĩa của hệ phương trình Macxoen?
Câu hỏi 1.7.
Thế nào là trường điện từ tĩnh? Viết phương trình Maxwell cho trường điện từ tĩnh và
nêu các đặc điểm cơ bản của trường điện từ tĩnh?
Câu hỏi 1.8.
Khái niệm về điện thế vô hướng E ? Phương trình Laplace cho thế vô hướng E ?
Câu hỏi 1.9.
Giữa hai bản cực của một tụ điện phẳng đặt cách nhau theo chiều x, có phân bố hàm thế
E =ax2 +bx . Hãy tìm sự phân bố cường độ trường E , D , phân bố điện tích và xem
trường có tính chất gì?
Câu hỏi 1.10.
Thế nào là trường điện từ dừng? Viết phương trình Maxwell cho trường điện từ dừng
và nêu các đặc điểm cơ bản của trường điện từ dừng?
Câu hỏi 1.11.
Khái niệm về thế vectơ A và phương trình Laplace-Poisson cho A?
Câu hỏi 1.12.
Thế nào là trường điện từ biến thiên? Viết phương trình Maxwell cho trường điện từ
biến thiên và nêu các đặc điểm cơ bản của trường điện từ biến thiên?
Câu hỏi 1.13.
Tại sao dòng xoay chiều có thể đi qua tụ điện mà dòng một chiều lại không thể?
Câu hỏi 1.14.
Viết phương trình d'Alamber và giải thích?
Câu hỏi 1.15.
Hiệu ứng bề mặt là gì? Các ảnh hưởng của hiệu ứng bề mặt đến truyền sóng?
Câu hỏi 1.16.
Một vòng dây có diện tích S=1m2 , dòng điện I =10A , tần số f =50Hz. Hỏi công suất
tiêu tán do bức xạ bằng bao nhiêu?
Câu hỏi 1.17. Hiện tượng phản xạ và khúc xạ sóng điện từ? Ảnh hưởng của hiện tượng này đến việc truyền sóng?
Câu hỏi 1.18.
Định nghĩa sóng điện từ và viết phương trình sóng điện từ?
Câu hỏi 1.19.
Khái niệm về sóng điện từ phẳng, sóng trụ, sóng cầu?
Câu hỏi 1.20.
Phân loại các kiểu sóng TEM, TE và TM?
Câu hỏi 1.21.
Định nghĩa và phân loại hộp cộng hưởng?
Câu hỏi 1.22.
Các loại hệ số phẩm chất của hộp cộng hưởng. Hiệu suất của hộp cộng hưởng, các chế
độ ghép của hộp cộng hưởng với tải.
Câu hỏi 1.23.
Tại sao ở tần số cao để dẫn năng lượng điện từ phải dùng ống dẫn sóng hoặc cáp đồng
trục mà không dùng được đường dây dẫn điện bình thường như ở tần số thấp?
Câu hỏi 1.24.
Phân loại dải sóng siêu cao tần và ứng dụng của sóng siêu cao tần?
Câu hỏi 1.25.
Bước sóng tới hạn của ống dẫn sóng là gì? Nó phụ thuộc những yếu tố nào?
Câu hỏi 1.26.
Các đèn Klystron, đèn sóng chạy (TWT) và diode PIN dùng để làm gì?
* CÂU HỎI LOẠI 2 ĐIỂM
Câu hỏi 2.1.
Một quả cầu vật chất bán kính a có hằng số điện môi tuyệt đối đặt trong không khí,
bên trong có phân bố đều điện tích . Hãy tìm cường độ điện trường E ở trong và ngoài mặt cầu.
Câu hỏi 2.2.
Tìm cường độ điện trường E và điện thế E tại một điểm cách một sợi chỉ mảnh một
khoảng cách R, sợi chỉ dài vô hạn đặt trong không khí và tích điện đều với mật độ điện tích dài là . l
Câu hỏi 2.3.
Trình bày năng lượng của trường điện từ và biểu thức của định lý Poynting?
Câu hỏi 2.4.
Trình bày các loại phân cực sóng điện từ?
Câu hỏi 2.5.
Viết phương trình sóng phẳng và nghiệm của chúng, giải thích hệ số truyền sóng , trở
kháng sóng Zs các khái niệm sóng thuận và sóng ngược.
Câu hỏi 2.6.
Trình bày các thông số cơ bản và biểu thức của sóng phẳng lan truyền trong điện môi
lý tưởng đồng nhất và rộng vô hạn? Tóm tắt đặc điểm truyền sóng trong điện môi?
Câu hỏi 2.7.
Trình bày các thông số cơ bản và biểu thức của sóng phẳng lan truyền trong vật dẫn tốt?
Câu hỏi 2.8. Khái niệm về hệ định hướng sóng điện từ? Phạm vi ứng dụng của từng loại
đường truyền siêu cao tần?
Câu hỏi 2.9.
Các tính chất đặc biệt của sóng siêu cao tần.
Câu hỏi 2.10.
Tại sao sóng TEM không truyền được trong ống dẫn sóng? Tại sao cáp đồng trục có thể
cho tất cả các loại sóng TEM, TE, TM đi qua?
Câu hỏi 2.11.
Một hộp cộng hưởng chữ nhật có các kích thước a=10cmb; =10cm; L=30cm. Độ
dẫn điện của thành hộp là vô cùng lớn, điện môi bên trong là không khí. Tính tần số
sóng trong hộp cộng hưởng với m= =1,n 0, p=1.
Câu hỏi 2.12.
Một hộp cộng hưởng chữ nhật có các kích thước a=10cmb; =10cm; L=30cm. Độ
dẫn điện của thành hộp là vô cùng lớn, điện môi bên trong là không khí. Tính tần số
sóng trong hộp cộng hưởng với m= =1,n 1, p= 0.
Câu hỏi 2.13.
Một hộp cộng hưởng chữ nhật có các kích thước a=10cmb; =10cm; L=30cm. Độ
dẫn điện của thành hộp là vô cùng lớn, điện môi bên trong là không khí. Tính tần số
sóng trong hộp cộng hưởng với m= 0,n=1, p=1.
Câu hỏi 2.14.
Một hộp cộng hưởng chữ nhật có các kích thước a=10cmb; =10cm; L=30cm. Độ
dẫn điện của thành hộp là vô cùng lớn, điện môi bên trong là không khí. Tính tần số
sóng trong hộp cộng hưởng với m= =1,n 1, p=1.
Câu hỏi 2.15.
Mô hình mạng nhiều cực siêu cao tần, ý nghĩa của các hệ số trong ma trận tán xạ S của một mạng nhiều cực.
Câu hỏi 2.16.
Khái niệm về sóng chuẩn hóa? Các đại lượng điện áp, dòng điện, trở kháng chuẩn hóa.
Hệ số sóng đứng, hệ số sóng chạy.
Câu hỏi 2.17.
Tóm tắt đặc điểm chính của ferit khi bị từ hóa; Liệt kê một số phần tử có ferit trong ống
dẫn sóng chữ nhật, ống dẫn sóng trụ tròn; và một số ứng dụng của các phần tử siêu cao tần có ferit.
Câu hỏi 2.18.
Trình bày vắn tắt nhiệm vụ và ý nghĩa của việc phối hợp trở kháng ở siêu cao tần.
* CÂU HỎI LOẠI 3 ĐIỂM
Câu hỏi 3.1. A a B C
Đặt một hệ ba điện tích điểm 2q q q,− −, lần lượt trên 3 đỉnh A,B,C của một tam giác
đều như hình vẽ. Hãy tìm điện thế vô hướng E và cường độ điện trường E ở trọng tâm
tam giác (điểm 0). Cho biết cạnh tam giác là a.
Câu hỏi 3.2. A a B C
Đặt một hệ ba điện tích điểm q q q,− −, lần lượt trên 3 đỉnh A,B,C của một tam giác đều
như hình vẽ. Hãy tìm điện thế vô hướng E và cường độ điện trường E ở trọng tâm tam
giác (điểm 0). Cho biết cạnh tam giác là a.
Câu hỏi 3.3. A a B C
Đặt một hệ ba điện tích điểm −2q q q, , lần lượt trên 3 đỉnh A,B,C của một tam giác đều
như hình vẽ. Hãy tìm điện thế vô hướng E và cường độ điện trường E ở trọng tâm tam
giác (điểm 0). Cho biết cạnh tam giác là a.
Câu hỏi 3.4. A a B C
Đặt một hệ ba điện tích điểm − −2q, 2 ,q q lần lượt trên 3 đỉnh A,B,C của một tam giác
đều như hình vẽ. Hãy tìm điện thế vô hướng E và cường độ điện trường E ở trọng tâm
tam giác (điểm 0). Cho biết cạnh tam giác là a.
Câu hỏi 3.5.
Cho hai dây dẫn điện mảnh đặt song song và tích điện trái dấu với cùng một mật độ điện
tích tính theo chiều dài là
l . Khoảng cách giữa hai dây là d . Hãy tính: U
a) MM1 2 , điện thế E tại mặt phẳng trung trực?
b) Tìm cường độ điện trường E và E tại một điểm nằm trên mặt phẳng trung trực? E
cực đại tại vị trí nào trên mặt phẳng trung trực?
Câu hỏi 3.6.
Trên mặt một dây điện hình trụ tròn có chiều dài l , thành phần dọc trục của cường độ
điện trường bằng Ez0 = Si , cường độ từ trường bằng H 0 =2 ia , trong đó i S, , , , a l
là dòng điện, tiết diện, độ dẫn điện, bán kính của dây và chiều dài của dây. Hãy tìm vectơ
Poynting chảy vào dây, công suất điện đưa vào dây (tổn hao) và điện trở của đoạn dây đó.
Câu hỏi 3.7.
Một cáp đồng trục có các bán kính lõi và vỏ tương ứng a a1, 2; trong đó phân bố một
điện trường xuyên trục E = r
E0 và một từ trường phương vị H = H0 . Tính công suất truyền r r dọc cáp?
Câu hỏi 3.8.
Cho một lưỡng cực điện có chiều dài l =1m , có dòng điện I =10 hd
A, tần số f =106Hz đặt trong không khí.
a) Tính công suất bức xạ và tổng trở bức xạ?
b) Tính trị hiệu dụng của cường độ điện trường, cường độ từ trường và vectơ Poynting
tại các điểm cách anten R=20km ứng với các góc tà bằng 00,30 ,60 ,0 0 900 . Vẽ
định tính đồ thị định hướng của lưỡng cực.
Câu hỏi 3.9.
Cho một lưỡng cực điện có chiều dài l =1m , có dòng điện I = 5 hd
A, tần số f = 2MHz đặt trong không khí.
a) Tính công suất bức xạ và tổng trở bức xạ?
b) Tính trị hiệu dụng của cường độ điện trường, cường độ từ trường và vectơ Poynting
tại các điểm cách anten R=10km ứng với các góc tà bằng 00,30 ,60 ,0 0 900 . Vẽ
định tính đồ thị định hướng của lưỡng cực.
Câu hỏi 3.10.
Cho một lưỡng cực điện có chiều dài l = 0,5m, có dòng điện I = 5 hd
A, tần số f =10MHz đặt trong không khí.
a) Tính công suất bức xạ và tổng trở bức xạ?
b) Tính trị hiệu dụng của cường độ điện trường, cường độ từ trường và vectơ Poynting
tại các điểm cách anten R km=1 ứng với các góc tà bằng 00,30 ,60 ,0 0 900 . Vẽ định
tính đồ thị định hướng của lưỡng cực.
Câu hỏi 3.11.
Cho một lưỡng cực điện có chiều dài l = 0,5m, có dòng điện I = 2 hd
A, tần số f = 6MHz đặt trong không khí.
a) Tính công suất bức xạ và tổng trở bức xạ?
b) Tính trị hiệu dụng của cường độ điện trường, cường độ từ trường và vectơ Poynting
tại các điểm cách anten R=5km ứng với các góc tà bằng 00,30 ,60 ,0 0 900 . Vẽ định
tính đồ thị định hướng của lưỡng cực.
Câu hỏi 3.12.
Một sóng phẳng điều hòa là truyền trong môi trường đồng nhất vô hạn, với các thông số 0, 0 và
= 0. Biết cường độ điện trường E = m
600 mV/m, tần số =3.108 rad/s.
Hãy xác định các thông số của sóng: hệ sồ truyền sóng , trở kháng sóng Z, vận tốc sóng
v , bước sóng , cường độ từ trường H , vectơ Poynting và mật độ dòng dịch Jdc .
Câu hỏi 3.13.
Một sóng phẳng điều hòa là truyền trong môi trường đồng nhất vô hạn, với các thông số
= 4 0, = 0 và =0. Biết cường độ điện trường E = m 500 mV/m, tần số
= 6.108 rad/s. Hãy xác định các thông số của sóng: hệ sồ truyền sóng , trở kháng sóng
Z, vận tốc sóng v , bước sóng , cường độ từ trường H , vectơ Poynting và mật độ dòng dịch Jdc .
Câu hỏi 3.14.
Một sóng phẳng điều hòa là truyền trong môi trường đồng nhất vô hạn, với các thông số
=10 0, = 0 và =0. Biết cường độ điện trường E = m 400mV/m, tần số
= 6.108 rad/s. Hãy xác định các thông số của sóng: hệ sồ truyền sóng , trở kháng sóng
Z, vận tốc sóng v , bước sóng , cường độ từ trường H , vectơ Poynting và mật độ dòng dịch Jdc .
Câu hỏi 3.15.
Một sóng phẳng điều hòa là truyền trong môi trường đồng nhất vô hạn, với các thông số
= 2 0, = 0 và =0. Biết cường độ điện trường E = m 600 mV/m, tần số
=3.108 rad/s. Hãy xác định các thông số của sóng: hệ sồ truyền sóng , trở kháng sóng
Z, vận tốc sóng v , bước sóng , cường độ từ trường H , vectơ Poynting và mật độ dòng dịch Jdc .
Câu hỏi 3.16.
Một sóng phẳng điều hòa lan truyền trong môi trường bán dẫn (điện môi có tiêu tán), biết
các thông số môi trường
=10 0; = 0; =10−2S m/ và tần số = 6.108rad s/ .
Đã biết cường độ trường tại x = = =y z 0 là E = 600 m
mV m/ . Hãy viết biểu thức sóng chạy?
Câu hỏi 3.17. x Sóng tới → Et + Môi tr ư ờng 1 Môi tr ư ờng 2 z = 0 z
Một sóng phẳng điều hoà lan truyền theo phương z vuông góc với mặt phẳng phân chia
2 môi trường điện môi lý tưởng. Thông số của 2 môi trường như sau:
Môi trường 1 có: r1= 15,21; r1=1; 1 = 0
Môi trường 2 có: r2 = 1,69; r2=1; 2 = 0. → →
Cho biết: =3.108rad/s; E Et = y ; Etmax= 600mV/m.
1) Tìm biểu thức sóng trong 2 môi trường đó: E1(t), E2(t), H1(t), H2(t)?
2) Vẽ các thành phần sóng tới, sóng phản xạ và sóng khúc xạ?
Câu hỏi 3.18. E t Sóng tới z Môi trường 1 Môi trường 2  x z = 0
Một sóng phẳng lan truyền theo phương z vuông góc với mặt phẳng phân chia giữa 2 môi
trường (mặt phẳng xoy), với các thông số như sau: Môi trường 1 có r1 = 20,25; r1 =1; 1 = 0;
Môi trường 2 có r2 = 2,25; r2 =1; 2 = 0; Cho biết E = t
Ex ; tần số sóng =3.108rad/s.
Biên độ sóng tới: Etmax = 600mV m/ .
a) Hãy tìm biểu thức sóng trong hai môi trường E t E t H t H t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ; 2 ; 1 ; 2 ?
b) Vẽ các véc tơ thành phần sóng trong hai môi trường?
Câu hỏi 3.19. x S óng t ới → Et +
M ô i tr ư ờng 1 M ô i tr ư ờng 2 z = 0 z
Một sóng phẳng điều hoà lan truyền theo phương z vuông góc với mặt phẳng phân chia
2 môi trường điện môi lý tưởng. Thông số của 2 môi trường như sau:
Môi trường 1 có: r1= 1,21; r1=1; 1 = 0
Môi trường 2 có: r2 = 4,84; r2=1; 2 = 0. → →
Cho biết: =9.108rad/s; E Et = y ; E = t 500 mV m/ .
a) Tìm biểu thức sóng trong 2 môi trường đó: E1(t), E2(t), H1(t), H2(t)?
b) Vẽ các thành phần sóng tới, sóng phản xạ và sóng khúc xạ?
Câu hỏi 3.20.  x E t Sóng tới z
Môi trường 1 Môi trường 2 z = 0
Một sóng phẳng lan truyền theo phương z vuông góc với mặt phẳng phân chia giữa 2 môi
trường (mặt phẳng xoy), với các thông số như sau: Môi trường 1 có r1 =1,44; r1 =1; 1 = 0;
Môi trường 2 có r2 =5,76; r2 =1; 2 = 0; Cho biết E = t
Ex ; tần số sóng =3.108rad/s.
Biên độ sóng tới: Etmax = 600mV m/ .
a) Tìm biểu thức sóng trong 2 môi trường đó: E t E t H t H t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ; 2 ; 1 ; 2 ?
b) Vẽ các thành phần sóng tới, sóng phản xạ và sóng khúc xạ?
* CÂU HỎI LOẠI 4 ĐIỂM
Câu hỏi 4.1. t x Sóng tới t Môi trường 1 Môi trường 2 z =0
Một sóng phẳng lan truyền theo phươngzt tạo với pháp tuyến của mặt phẳng phân chia
giữa 2 môi trường (mặt phẳng xoy) một góc = t
300 , thông số của hai môi trường như sau:
Môi trường 1 có r1 = 2; r1 =1; 1 = 0;
Môi trường 2 có r2 =1; r2 =1; 2 = 0;
Cho biết sóng phân cực ngang; tần số sóng =3.108rad/s.
Biên độ sóng tới: Etmax =500mV m/ .
a) Hãy tìm các góc phản xạ px , góc khúc xạ kx và biểu thức sóng trong hai môi
trường E t E t H t H t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ; 2 ; 1 ; 2 ?
b) Vẽ các véc tơ thành phần sóng theo các phương sóng tới zt , phương sóng phản xạ
zpx và phương sóng khúc xạ zkx ?
Câu hỏi 4.2. t x Sóng tới t Môi trường 1 Môi trường 2 z =0
Một sóng phẳng lan truyền theo phươngzt tạo với pháp tuyến (trục z ) của mặt phẳng
phân chia giữa 2 môi trường (mặt phẳng xoy) một góc = t
300, thông số của hai môi trường như sau:
Môi trường 1 có r1 =3; r1 =1; 1 = 0;
Môi trường 2 có r2 =1; r2 =1; 2 = 0;
Cho biết sóng phân cực ngang; tần số sóng = 6.108rad/s.
Biên độ sóng tới: Etmax = 400mV m/ .
a) Hãy tìm các góc phản xạ px , góc khúc xạ kx và biểu thức sóng trong hai môi
trường E t E t H t H t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ; 2 ; 1 ; 2 ?
b) Vẽ các véc tơ thành phần của sóng theo các phương sóng tới zt , phương sóng phản
xạ zpx và phương sóng khúc xạ zkx ?
Câu hỏi 4.3. t Sóng tới Môi trường 1 Môi trường 2 z =0
Một sóng phẳng lan truyền theo phươngzt tạo với pháp tuyến (trục z ) của mặt phẳng
phân chia giữa 2 môi trường (mặt phẳng xoy) một góc = t
300, thông số của hai môi trường như sau:
Môi trường 1 có r1 = 2; r1 =1; 1 = 0;
Môi trường 2 có r2 =1; r2 =1; 2 = 0;
Cho biết sóng phân cực đứng; tần số sóng = 6.108rad/s.
Biên độ sóng tới: Htmax = 600mV m/ .
a) Hãy tìm các góc phản xạ px , góc khúc xạ kx và biểu thức sóng trong hai môi
trường E t E t H t H t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ; 2 ; 1 ; 2 ?
b) Vẽ các véc tơ thành phần của sóng theo các phương sóng tới zt , phương sóng phản
xạ zpx và phương sóng khúc xạ zkx ?
Câu hỏi 4.4. t Sóng tới Môi trường 1 Môi trường 2 z = 0
Một sóng phẳng lan truyền theo phươngzt tạo với pháp tuyến (trục z ) của mặt phẳng
phân chia giữa 2 môi trường (mặt phẳng xoy) một góc = t
300, thông số của hai môi trường như sau:
Môi trường 1 có r1 = 4; r1 =1; 1 = 0;
Môi trường 2 có r2 = 2; r2 =1; 2 = 0;
Cho biết sóng phân cực đứng; tần số sóng =3.108rad/s.
Biên độ sóng tới: Htmax =500mV m/ .
a) Hãy tìm các góc phản xạ px , góc khúc xạ kx và biểu thức sóng trong hai môi
trường E t E t H t H t ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ; 2 ; 1 ; 2 ?
b) Vẽ các véc tơ thành phần của sóng theo các phương sóng tới zt , phương sóng phản
xạ zpx và phương sóng khúc xạ zkx ?
Câu hỏi 4.5.
Cho một ống dẫn sóng chữ nhật có kích thước a = 2,5cm và b = 2cm. Độ dẫn điện của
thành ống vô cùng lớn. Điện môi bên trong ống là không khí.
a) Hỏi ở tần số f =10Ghz những mode sóng nào có thể truyền được trong ống?
b) Tính bước sóng tới hạn th và bước sóng hoạt động s của từng mode sóng đó?
Câu hỏi 4.6.
Cho một ống dẫn sóng chữ nhật có kích thước a = 4cm và b = 4cm. Độ dẫn điện của
thành ống vô cùng lớn. Điện môi bên trong ống là không khí.
a) Hỏi ở tần số f =8Ghz những mode sóng nào có thể truyền qua được ống dẫn sóng?
b) Tính bước sóng tới hạn th và bước sóng hoạt động s của từng mode sóng đó?
Câu hỏi 4.7.
Cho một ống dẫn sóng chữ nhật có kích thước a =3,0cm và b = 4cm. Độ dẫn điện của
thành ống vô cùng lớn. Điện môi bên trong ống là không khí. Hỏi ở tần số f =10Ghz
những mode sóng nào có thể truyền được trong ống?
a) Hỏi ở tần số f =10Ghz những mode sóng nào có thể truyền qua được ống dẫn sóng?
b) Tính bước sóng tới hạn th và bước sóng hoạt động s của từng mode sóng đó?
Câu hỏi 4.8.
Cho một ống dẫn sóng chữ nhật có kích thước a = 2,5cm và b = 2,5cm . Độ dẫn điện
của thành ống vô cùng lớn. Điện môi bên trong ống là không khí.
a) Hỏi ở tần số f =13Ghz những mode sóng nào có thể truyền qua được ống dẫn sóng?
b) Tính bước sóng tới hạn th và bước sóng hoạt động s của từng mode sóng đó?