Elektrostatische afscherming
Elektrostatische afscherming: om de invloed van externe elektrische velden op de apparatuur te vermijden of om de invloed van het elektrische veld van de elektrische apparatuur op de buitenwereld te vermijden, wordt een holtegeleider gebruikt om het externe elektrische veld af te dekken, zodat de internals worden niet beïnvloed en de elektrische uitrusting is niet extern van buiten. Het effect wordt elektrostatische afscherming genoemd.
Het schild van de holtegeleider dat niet geaard is, is een buitenscherm en het schild van de geleidermassa van de holte is volledig afgeschermd. De holtegeleider heeft een elektrostatisch evenwicht in het externe elektrische veld en de interne veldsterkte is altijd gelijk aan nul. Daarom is het onmogelijk dat het externe elektrische veld enige invloed heeft op de interne ruimte. Als er zich een geladen lichaam in de holtedraadgeleider bevindt, zal het binnenoppervlak ervan een gelijke hoeveelheid geïnduceerde lading produceren als het elektrostatisch gebalanceerd is. Als de buitenkabel niet geaard is, genereert het buitenoppervlak dezelfde hoeveelheid geïnduceerde lading als het interne geladen lichaam. Op dit moment zal het elektrische veld van de geïnduceerde elektrische lading een invloed hebben op de buitenwereld. Op dit moment kan de holtegeleider alleen worden afgeschermd van het externe elektrische veld, maar de interne elektrificatie kan niet worden afgeschermd. Het effect van het lichaam op de buitenwereld, de zogenaamde externe afscherming. Als de behuizing geaard is, zelfs als er een geladen lichaam in zit, is de algebraïsche som van de lading geïnduceerd door het binnenoppervlak en de lading van het geladen lichaam nul en de geïnduceerde lading gegenereerd door het buitenoppervlak vloeit in de grond via de grondlijn. De buitenwereld kan de binnenkant van de schaal niet beïnvloeden en de invloed van het interne geladen lichaam aan de buitenkant is ook geëlimineerd, dus deze afscherming wordt volledige afscherming genoemd. Om interferentie van externe signalen te voorkomen, wordt elektrostatische afscherming veel gebruikt in wetenschappelijk en technisch werk. De metalen afdekking aan de buitenzijde van de elektronische apparatuur, de loden huid aan de buitenzijde van de communicatiekabel, enz. Zijn bijvoorbeeld allemaal afschermingsmaatregelen om externe elektrische veldinterferentie te voorkomen.
In de toestand van elektrostatisch evenwicht, of het een holle geleider of een vaste geleider is; ongeacht hoeveel de geleider zelf is opgeladen, of dat de geleider zich in een extern elektrisch veld bevindt, het moet een equipotentiaal zijn waarvan de interne veldsterkte nul is, wat de theoretische basis is van elektrostatische afscherming.
Omdat het elektrische veld in de gesloten geleiderhuls typisch en praktisch van belang is, bespreken we de elektrostatische afscherming door het elektrische veld in de gesloten geleiderschaal te nemen als een voorbeeld.
(1) Het elektrische veld binnen de gesloten geleiderschaal wordt niet beïnvloed door de externe lading of het elektrische veld.
Als er geen geladen lichaam in de schaal zit en er zich een lading q buiten de schaal bevindt, zorgt de elektrostatische inductie ervoor dat de buitenwand van de schaal wordt opgeladen. Er is geen elektrisch veld in de schaal wanneer de statische elektriciteit in balans is. Dit wil niet zeggen dat de externe lading geen elektrisch veld in de schaal genereert.
Het elektrische veld. Omdat de buitenste wand van de schaal een andere elektrische lading induceert, zijn deze nul en het resulterende veld wordt op elk punt in de binnenruimte van de schaal door q geëxciteerd. Daarom wordt de binnenkant van de geleiderschaal niet beïnvloed door de externe lading q of een ander elektrisch veld. De geïnduceerde lading op de buitenwand van de schaal fungeert als een automatische aanpassing.
Als de holle geleiderbehuizing geaard is, stroomt er een positieve lading op de behuizing in de grond langs de grond. Na de elektrostatische balans zijn de holtegeleider en de aarde gelijk en is de veldsterkte in de holte nog steeds nul.
Als er zich een lading in de holte bevindt, is de holtegeleider nog steeds equipotentiaal ten opzichte van de grond en is er geen elektrisch veld in de geleider. Op dit moment is er, als gevolg van de inductieve lading van de binnenwand van de holte, een elektrisch veld in de holte. Dit elektrische veld wordt gegenereerd door de lading in de schaal en de lading buiten de schaal heeft nog steeds geen effect op het elektrische veld in de schaal.
Uit de bovenstaande bespreking is te zien dat het interne elektrische veld niet wordt beïnvloed door de externe lading van de gesloten geleiderschaal, ongeacht of deze geaard is of niet.
(2) Het externe elektrische veld van de geaarde gesloten geleiderschaal wordt niet beïnvloed door de lading in de schaal.
Als de holte in de schaal een lading q heeft, vanwege de elektrostatische inductie, heeft de binnenwand van de schaal een gelijke hoeveelheid elektrische lading, heeft de buitenwand van de schaal dezelfde hoeveelheid lading en bestaat het elektrische veld in de buitenste ruimte van de schaal. Van dit elektrische veld kan worden gezegd dat het indirect wordt geladen door de elektrische lading in de schaal. produceren. Er kan ook worden gezegd dat het rechtstreeks wordt gegenereerd door de geïnduceerde lading buiten de schaal.
Als de behuizing echter geaard is, zal de lading buiten de behuizing verdwijnen en zullen de elektrische lading in de behuizing en de geïnduceerde lading op de binnenwand een elektrisch veld buiten de behuizing genereren (figuur 5). Het kan worden gezien dat als de lading in de schaal niet wordt beïnvloed door het elektrische veld buiten de schaal, de behuizing moet worden geaard. Dit is anders dan het eerste geval.
Merk ook hier op: 1 We zeggen dat aarding de lading buiten de schaal zal elimineren, maar dit betekent niet dat in elk geval de buitenwand van de schaal ongeladen moet zijn. Als er zich buiten de schaal een geladen lichaam bevindt, kan de buitenwand van de schaal nog steeds worden opgeladen, ongeacht of er lading in de schaal zit (Figuur 6).
2 In praktische toepassingen hoeft de metalen behuizing niet volledig en volledig te worden gesloten en kan een metalen gaasafdekking worden gebruikt in plaats van de metalen behuizing om een vergelijkbaar elektrostatisch afschermeffect te bereiken, hoewel de afscherming niet volledig en volledig is.
3 In het geval van elektrostatisch evenwicht is er geen ladingstroom in de aarddraad, maar als de lading in de afgeschermde schaal met de tijd verandert, of de lading van het geladen lichaam in de buurt van de buitenste schaal verandert met de tijd, is er stroom in de aardingsdraad. . Het schild kan ook resterende lading hebben en het afschermingseffect is onvolledig en onvolledig.
Kortom, of de gesloten geleiderschaal al dan niet geaard is, het interne elektrische veld wordt niet beïnvloed door de externe lading en het elektrische veld; het elektrische veld buiten de schaal van de gesloten geleider wordt niet beïnvloed door de lading in de schaal. Dit fenomeen wordt elektrostatische afscherming genoemd.
Elektrostatische afscherming heeft twee betekenissen. Een daarvan is de praktische betekenis: afscherming zorgt ervoor dat het instrument of de werkomgeving in de metalen geleiderschaal niet wordt beïnvloed door het externe elektrische veld en heeft geen invloed op het externe elektrische veld. Om storing te voorkomen, moeten sommige elektronische apparaten of meettoestellen elektrostatisch worden afgeschermd, zoals een metalen kap met een geaarde afdekking van hoogspanningsapparatuur of een dichte metalen gaasafdekking en een metalen buis voor de elektronenbuis. Een ander voorbeeld is een gelijkrichttransformator voor gelijkrichtende of bruggelijkrichtende gelijkrichters. Een metaalfolie wordt gewikkeld tussen de primaire wikkeling en de secundaire wikkeling of een geëmailleerde draad wordt gewikkeld en geaard om een afscherming te bereiken. Bij werken onder hoogspanning, dragen arbeiders een drukvereffeningspak, geweven met draad of geleidende vezel om het menselijk lichaam af te schermen. In het elektrostatische experiment bevindt zich een verticaal elektrisch veld van ongeveer 100 V / m nabij de aarde. Om het effect van dit elektrische veld op elektronen uit te sluiten, en om de beweging van elektronen alleen onder invloed van de zwaartekracht te bestuderen, moet het eE
De tweede is theoretisch: indirecte verificatie van de wet van Coulomb. De stelling van Gauss kan worden afgeleid uit de wet van Coulomb. Als de inverse squareness-index in de wet van Coulomb niet gelijk is aan 2, kan de stelling van Gauss niet worden verkregen. Integendeel, als de stelling van Gauss wordt bewezen, wordt de juistheid van de wet van Coulomb bewezen. Volgens de stelling van Gauss zou de veldsterkte binnen de geïsoleerde metalen bolvormige schaal nul moeten zijn, wat ook de conclusie is van elektrostatische afscherming. Als het instrument wordt gebruikt om de elektrificatie in het schild te detecteren, kan de juistheid van de Gauss-stelling worden bepaald door de meetresultaten te analyseren en wordt de juistheid van de wet van Coulomb geverifieerd. De recente experimentele resultaten werden voltooid door Williams et al. in 1971, wijzend op
In F = q1q2 / r2 ± δ, δ <(2.7 ±="" 3.1)="" ×="">
Men kan zien dat de inverse kwadratische relatie van de wet van Coulomb strikt is vastgesteld binnen de experimentele precisie die in dit stadium kan worden bereikt. Vanuit een praktisch oogpunt kunnen we het als correct beschouwen.
In een statisch gebalanceerde geleider is de interne veldsterkte nul. De holle geleider is uitgehold in een geleiderschaal en de veldsterkte in de schaal is overal nul. Op deze manier kan de geleiderom het omringende gebied beschermen, zodat dit gebied niet wordt beïnvloed door het externe elektrische veld. Dit fenomeen wordt elektrostatische afscherming genoemd.