Elektrostatické tienenie
Elektrostatické tienenie: Aby sa predišlo vplyvu vonkajšieho elektrického poľa na zariadenie alebo aby sa zabránilo vplyvu elektrického poľa elektrického zariadenia na okolitý svet, používa sa na zakrytie vonkajšieho elektrického poľa vodič dutiny, takže nie sú ovplyvnené vnútorné zariadenia a elektrické zariadenie nie je zvonka zvonka. Efekt sa nazýva elektrostatické tienenie.
Tienenie vodiča dutiny, ktorý nie je uzemnený, je vonkajší štít a tienenie uzemnenia vodiča dutiny je úplne tienené. Vodič dutiny je v elektrostatickej rovnováhe vo vonkajšom elektrickom poli a jeho vnútorná sila poľa je vždy rovná nule. Preto nie je možné, aby vonkajšie elektrické pole malo vplyv na vnútorný priestor. Ak je v dutinovom vodiči nabité teleso, jeho vnútorný povrch produkuje rovnaké množstvo indukovaného náboja, keď je elektrostaticky vyvážené. Ak vonkajší plášť nie je uzemnený, vonkajší povrch vytvorí rovnaké množstvo indukovaného náboja ako vnútorné nabité teleso. V tomto čase bude mať elektrické pole indukovaného elektrického náboja vplyv na okolitý svet. V tomto čase môže byť vodič dutiny tienený len pred vonkajším elektrickým poľom, ale vnútorná elektrifikácia nemôže byť tienená. Vplyv tela na vonkajší svet, tzv. Vonkajšie tienenie. Ak je prípad uzemnený, aj keď je vo vnútri nabité telo, algebraický súčet náboja indukovaného vnútorným povrchom a nábojom nabitého telesa je nula a indukovaný náboj generovaný vonkajším povrchom prúdi do zeme cez zem. pozemnej linke. Vonkajší svet nemôže ovplyvniť vnútrajšok škrupiny a vplyv vnútorného nábojového telesa na vonkajšiu stranu je tiež eliminovaný, takže toto tienenie sa nazýva plné tienenie. Aby sa zabránilo rušeniu vonkajších signálov, vo vedeckej a technickej práci sa široko používa elektrostatické tienenie. Napríklad kovový kryt na vonkajšej strane elektronického zariadenia, olovená koža na vonkajšej strane komunikačného kábla atď. Sú všetky ochranné opatrenia na zabránenie vonkajšieho rušenia elektrického poľa.
V stave elektrostatickej rovnováhy, či už ide o dutý vodič alebo tuhý vodič; bez ohľadu na to, koľko je samotný vodič nabitý, alebo či je vodič vo vonkajšom elektrickom poli, musí to byť ekvipotenciálne teleso, ktorého vnútorná sila poľa je nulová, čo je teoretický základ elektrostatického tienenia.
Pretože elektrické pole v uzavretom plášti vodiča má typický a praktický význam, diskutujeme o elektrostatickom tienení odoberaním elektrického poľa v uzavretom plášti vodiča.
(1) Elektrické pole vnútri uzavretého plášťa vodiča nie je ovplyvnené vonkajším nábojom alebo elektrickým poľom.
Ak v plášti nie je žiadne nabité teleso a náboj q je mimo plášťa, elektrostatická indukcia spôsobí, že vonkajšia stena plášťa bude nabitá. Ak je statická elektrina vyvážená, v plášti nie je žiadne elektrické pole. To neznamená, že externý náboj nevytvára elektrické pole v plášti.
Elektrické pole. Pretože vonkajšia stena plášťa indukuje iný elektrický náboj, sú nulové, pričom výsledné pole je excitované q v ktoromkoľvek bode vnútorného priestoru plášťa. Preto nie je vnútrajšok plášťa vodiča ovplyvnený vonkajším nábojom q alebo iným elektrickým poľom. Indukovaný náboj na vonkajšej stene plášťa funguje ako automatické nastavenie.
Ak je puzdro vodiča dutiny uzemnené, kladný náboj na puzdre bude prúdiť do zeme pozdĺž zeme. Po elektrostatickej rovnováhe sú vodiče dutiny a zem rovnaké a intenzita poľa v dutine je stále nula.
Ak je náboj v dutine, vodič dutiny je stále ekvipotenciálny k zemi a v vodiči nie je žiadne elektrické pole. V tomto čase, v dôsledku indukčného náboja vnútornej steny dutiny, je v dutine elektrické pole. Toto elektrické pole je vytvárané nábojom v puzdre a náboj mimo plášťa nemá žiadny vplyv na elektrické pole v plášti.
Z vyššie uvedenej diskusie je zrejmé, že vnútorné elektrické pole nie je ovplyvnené vonkajším nábojom uzavretého vodiča, či je uzemnené alebo nie.
(2) Vonkajšie elektrické pole uzemneného uzavretého vodiča nie je ovplyvnené nábojom vo vnútri puzdra.
Ak má dutina v náboji náboj q, z dôvodu elektrostatickej indukcie, vnútorná stena škrupiny má rovnaké množstvo elektrického náboja, vonkajšia stena škrupiny má rovnaké množstvo náboja a elektrické pole existuje v vonkajší priestor škrupiny. Toto elektrické pole možno nepriamo nabiť elektrickým nábojom v plášti. produkovať. Môže sa tiež povedať, že je priamo generovaný indukovaným nábojom mimo plášťa.
Ak je však prípad uzemnený, náboj mimo puzdra zmizne a elektrický náboj v prípade a indukovaný náboj na vnútornej stene budú vytvárať elektrické pole mimo skrine (obr. 5). Je zrejmé, že ak náboj v plášti nie je ovplyvnený elektrickým poľom mimo plášťa, musí byť puzdro uzemnené. To sa líši od prvého prípadu.
Tiež si tu všimnite: 1 Hovoríme, že uzemnenie eliminuje náboj mimo plášťa, ale to neznamená, že v každom prípade musí byť vonkajšia stena plášťa nenabitá. Ak je mimo plášťa nabité teleso, vonkajšia stena škrupiny môže byť stále nabitá bez ohľadu na to, či je náboj v náboji (obrázok 6).
2 V praktických aplikáciách nemusí byť kovové puzdro úplne a úplne uzavreté a namiesto kovového puzdra sa môže použiť kovový sieťový kryt, aby sa dosiahol podobný elektrostatický tieniaci účinok, aj keď tienenie nie je úplne a úplne.
3 V prípade elektrostatickej rovnováhy sa v uzemňovacom vodiči nenachádza žiadny nábojový prúd, ale ak sa náboj v tienenom plášti mení s časom, alebo sa čas nabitia nabitého telesa v blízkosti vonkajšieho plášťa mení, bude v ňom prebiehať prúd. uzemňovací vodič. , Štít môže mať tiež zvyškový náboj a tieniaci účinok bude neúplný a neúplný.
Stručne povedané, či je uzavretý plášť vodiča uzemnený alebo nie, vnútorné elektrické pole nie je ovplyvnené vonkajším nábojom a elektrickým poľom; elektrické pole mimo plášťa uzavretého vodiča nie je ovplyvnené nábojom vnútri plášťa. Tento jav sa nazýva elektrostatické tienenie.
Elektrostatické tienenie má dva významy. Jedným z nich je praktický význam: tienenie robí prístroj alebo pracovné prostredie vo vnútri kovového plášťa vodiča neovplyvneného vonkajším elektrickým poľom a neovplyvňuje vonkajšie elektrické pole. Aby sa zabránilo rušeniu, niektoré elektronické zariadenia alebo meracie zariadenia musia byť elektrostaticky tienené, ako je kovový kryt s uzemneným krytom vysokonapäťového zariadenia alebo hustým kovovým sieťovým krytom a kovová trubica pre elektrónovú trubicu. Ďalším príkladom je transformátor s rektifikačným alebo mostíkovým usmerňovačom. Medzi primárnym vinutím je navinutá kovová fólia a sekundárne vinutie alebo smaltovaný drôt je navinutý a uzemnený na dosiahnutie tienenia. Vo vysokonapäťových živých podmienkach pracujú pracovníci na vyrovnávanie tlaku, ktorý je tkaný drôtom alebo vodivým vláknom na ochranu ľudského tela. V elektrostatickom experimente je v blízkosti Zeme vertikálne elektrické pole asi 100 V / m. Ak chcete vylúčiť vplyv tohto elektrického poľa na elektróny a študovať pohyb elektrónov iba pôsobením gravitácie, musí mať eE
Druhý je teoretický: nepriame overovanie Coulombovho zákona. Gaussovu vetu možno odvodiť z Coulombovho zákona. Ak index inverznej pravouhlosti v Coulombovom práve nie je rovný 2, Gaussovu vetu nemožno získať. Naopak, ak sa preukáže Gaussova veta, je preukázaná správnosť Coulombovho zákona. Podľa Gaussovej vety by mala byť sila poľa vnútri izolovaného kovového guľového puzdra nulová, čo je tiež záver elektrostatického tienenia. Ak sa prístroj používa na detekciu elektrifikácie v puzdre štítu, správnosť Gaussovej vety sa môže určiť analýzou výsledkov merania a overí sa správnosť Coulombovho zákona. Nedávne experimentálne výsledky dokončili Williams a kol. v roku 1971, poukazujúc na to
V F = q1q2 / r2 ± δ, δ <(2,7 ±="" 3,1)="" ×="">
Je možné vidieť, že inverzný štvorcový vzťah Coulombovho zákona je striktne stanovený v rámci experimentálnej presnosti, ktorú možno v tomto štádiu dosiahnuť. Z praktického hľadiska to môžeme považovať za správne.
V staticky vyváženom vodiči je vnútorná sila poľa nulová. Dutý vodič je vyhĺbený do plášťa vodiča a intenzita poľa v plášti je všade nula. Týmto spôsobom môže plášť vodiča chrániť oblasť, ktorú obklopuje, takže táto oblasť nie je ovplyvnená vonkajším elektrickým poľom. Tento jav sa nazýva elektrostatické tienenie.