Schermatura elettrostatica
Schermatura elettrostatica: per evitare l'influenza del campo elettrico esterno sull'apparecchiatura o per evitare l'influenza del campo elettrico delle apparecchiature elettriche sul mondo esterno, viene utilizzato un conduttore di cavità per coprire il campo elettrico esterno, in modo che il gli interni non sono interessati e l'apparecchiatura elettrica non è esterna all'esterno. L'effetto è chiamato schermatura elettrostatica.
Lo schermo del conduttore della cavità che non è messo a terra è uno schermo esterno e la schermatura della terra del conduttore della cavità è completamente schermata. Il conduttore della cavità è in equilibrio elettrostatico nel campo elettrico esterno e la sua intensità di campo interna è sempre uguale a zero. Pertanto, è impossibile che il campo elettrico esterno abbia alcuna influenza sul suo spazio interno. Se c'è un corpo carico nel conduttore della cavità, la sua superficie interna produrrà una quantità uguale di carica indotta quando è bilanciata elettrostaticamente. Se il rivestimento esterno non è messo a terra, la superficie esterna genererà la stessa quantità di carica indotta del corpo interno caricato. In questo momento, il campo elettrico della carica elettrica indotta avrà un'influenza sul mondo esterno. A questo punto, il conduttore della cavità può essere schermato solo dal campo elettrico esterno, ma l'elettrificazione interna non può essere schermata. L'effetto del corpo sul mondo esterno, la cosiddetta schermatura esterna. Se il caso è messo a terra, anche se all'interno è presente un corpo carico, la somma algebrica della carica indotta dalla superficie interna e la carica del corpo caricato è zero, e la carica indotta generata dalla superficie esterna scorre nel terreno attraverso la linea di terra. Il mondo esterno non può influenzare l'interno del guscio e anche l'influenza del corpo interno caricato all'esterno viene eliminata, quindi questa schermatura è chiamata protezione completa. Al fine di evitare interferenze da segnali esterni, la schermatura elettrostatica è ampiamente utilizzata nel lavoro scientifico e tecnico. Ad esempio, la copertura metallica all'esterno dell'apparecchiatura elettronica, la pelle di piombo all'esterno del cavo di comunicazione, ecc. Sono tutte misure di schermatura per prevenire l'interferenza del campo elettrico esterno.
Nello stato di equilibrio elettrostatico, che si tratti di un conduttore cavo o di un conduttore solido; indipendentemente dal carico del conduttore stesso o dal fatto che il conduttore si trovi in un campo elettrico esterno, deve essere un corpo equipotenziale la cui intensità di campo interna è zero, che è la base teorica della schermatura elettrostatica.
Poiché il campo elettrico nel guscio del conduttore chiuso ha un significato tipico e pratico, discutiamo della schermatura elettrostatica prendendo come esempio il campo elettrico nel guscio del conduttore chiuso.
(1) Il campo elettrico all'interno del guscio del conduttore chiuso non è influenzato dalla carica esterna o dal campo elettrico.
Se non c'è un corpo carico nel guscio e vi è una carica q al di fuori del guscio, l'induzione elettrostatica provoca la carica della parete esterna del guscio. Non c'è campo elettrico nel guscio quando l'elettricità statica è bilanciata. Questo non vuol dire che la carica esterna non generi un campo elettrico nella shell.
Il campo elettrico Poiché la parete esterna del guscio induce una diversa carica elettrica, sono zero con il campo risultante eccitato da q in qualsiasi punto nello spazio interno del guscio. Pertanto, l'interno del guscio del conduttore non è influenzato dalla carica esterna q o da altro campo elettrico. La carica indotta sulla parete esterna del guscio si comporta come una regolazione automatica.
Se l'involucro del conduttore della cavità è collegato a terra, una carica positiva sull'involucro scorrerà nel terreno lungo il terreno. Dopo l'equilibrio elettrostatico, il conduttore della cavità e la terra sono uguali e l'intensità del campo nella cavità è ancora zero.
Se è presente una carica nella cavità, il conduttore della cavità è ancora equipotenziale rispetto al suolo e non vi è alcun campo elettrico nel conduttore. In questo momento, a causa della carica induttiva della parete interna della cavità, c'è un campo elettrico nella cavità. Questo campo elettrico è generato dalla carica nel guscio e la carica al di fuori del guscio non ha ancora alcun effetto sul campo elettrico nel guscio.
Dalla discussione precedente si può osservare che il campo elettrico interno non è influenzato dalla carica esterna del guscio del conduttore chiuso, sia esso a massa o meno.
(2) Il campo elettrico esterno del guscio del conduttore chiuso collegato a terra non è influenzato dalla carica all'interno del guscio.
Se la cavità nel guscio ha una carica q, a causa dell'induzione elettrostatica, la parete interna del guscio ha una quantità uguale di carica elettrica, la parete esterna del guscio ha la stessa quantità di carica, e il campo elettrico esiste in lo spazio esterno della conchiglia. Si può dire che questo campo elettrico sia indirettamente caricato dalla carica elettrica nel guscio. produrre. Si può anche dire che è generato direttamente dalla carica indotta al di fuori della shell.
Tuttavia, se il caso è messo a terra, la carica esterna alla custodia scomparirà, e la carica elettrica nel caso e la carica indotta sulla parete interna genereranno un campo elettrico all'esterno del case (Fig. 5). Si può vedere che se la carica nel guscio non è influenzata dal campo elettrico al di fuori del guscio, l'involucro deve essere collegato a terra. Questo è diverso dal primo caso.
Nota anche qui: 1 Diciamo che il grounding eliminerà la carica al di fuori del guscio, ma ciò non significa che in ogni caso il muro esterno del guscio non debba essere scaricato. Se c'è un corpo carico fuori dal guscio, la parete esterna del guscio può ancora essere caricata, indipendentemente dal fatto che ci sia carica nel guscio (Figura 6).
2 Nelle applicazioni pratiche, l'involucro metallico non deve essere completamente e completamente chiuso, e al posto dell'involucro metallico può essere utilizzato un rivestimento in rete metallica per ottenere un simile effetto schermante elettrostatico, sebbene la schermatura non sia completamente e completamente.
3 Nel caso dell'equilibrio elettrostatico, non vi è alcun flusso di carica nel filo di messa a terra, ma se la carica nel guscio schermato cambia nel tempo, o la carica del corpo caricato vicino al guscio esterno cambia nel tempo, ci sarà corrente in il filo di terra. . Lo schermo può anche avere carica residua e l'effetto di schermatura sarà incompleto e incompleto.
In breve, se il guscio del conduttore chiuso è messo a terra o no, il campo elettrico interno non è influenzato dalla carica esterna e dal campo elettrico; il campo elettrico al di fuori del guscio del conduttore chiuso non è influenzato dalla carica all'interno del guscio. Questo fenomeno è chiamato schermatura elettrostatica.
La schermatura elettrostatica ha due significati. Uno è il significato pratico: la schermatura rende lo strumento o l'ambiente di lavoro all'interno del guscio del conduttore metallico non influenzato dal campo elettrico esterno e non influenza il campo elettrico esterno. Per evitare interferenze, alcuni dispositivi elettronici o dispositivi di misurazione devono essere schermati elettrostaticamente, come una copertura metallica con un coperchio del dispositivo ad alta tensione collegato a terra o una copertura a rete metallica densa, e un tubo metallico per il tubo elettronico. Un altro esempio è un trasformatore di potenza di rettifica a onda intera o di rettifica di ponti. Una pellicola metallica è avvolta tra l'avvolgimento primario e l'avvolgimento secondario o un filo smaltato è avvolto e messo a terra per ottenere la schermatura. Nel lavoro in tensione ad alta tensione, i lavoratori indossano una tuta di compensazione della pressione tessuta con filo o fibra conduttiva per proteggere il corpo umano. Nell'esperimento elettrostatico, c'è un campo elettrico verticale di circa 100 V / m vicino alla terra. Per escludere l'effetto di questo campo elettrico sugli elettroni e per studiare il movimento degli elettroni solo sotto l'azione della gravità, deve avere eE
Il secondo è teorico: verifica indiretta della legge di Coulomb. Il teorema di Gauss può essere derivato dalla legge di Coulomb. Se l'indice di quadratura inversa nella legge di Coulomb non è uguale a 2, il teorema di Gauss non può essere ottenuto. Al contrario, se viene dimostrato il teorema di Gauss, viene dimostrata la correttezza della legge di Coulomb. Secondo il teorema di Gauss, la forza del campo all'interno del guscio sferico metallico isolato dovrebbe essere zero, che è anche la conclusione della schermatura elettrostatica. Se lo strumento viene utilizzato per rilevare l'elettrificazione nel caso di scudo, la correttezza del teorema di Gauss può essere determinata analizzando i risultati della misurazione e verificata la correttezza della legge di Coulomb. I recenti risultati sperimentali sono stati completati da Williams et al. nel 1971, sottolineando
In F = q1q2 / r2 ± δ, δ <(2,7 ±="" 3,1)="" ×="">
Si può vedere che la relazione inversa quadrata della legge di Coulomb è rigorosamente stabilita all'interno della precisione sperimentale che può essere raggiunta in questa fase. Da un punto di vista pratico, possiamo considerarlo corretto.
In un conduttore bilanciato staticamente, l'intensità del campo interno è zero. Il conduttore cavo è incavato in un guscio di conduttore e l'intensità del campo nel guscio è ancora zero ovunque. In questo modo, il guscio del conduttore può proteggere l'area circostante, in modo che questa area non sia influenzata dal campo elettrico esterno. Questo fenomeno è chiamato schermatura elettrostatica.