电磁屏蔽一般可分为三种
屏蔽一般分为静电屏蔽静磁屏蔽和电磁屏蔽等三种情况手机收音机
屏蔽一般分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽等三种情况,手机、收音机在建筑物理的确受到了到了静电屏蔽,但电磁破并没有被屏蔽,在里面依然能正常工作。
当遇到较高频率的电磁场时,我们应用电导率较低的金属来屏蔽,当遇到较低频率的电磁场时,我们应用高导磁率的材料来防止干扰磁场的扩散。
对两者皆有的电磁场,我们应用多层金属来屏蔽,这样效果会好很多。
这些只是我从文中理解到并结合自己的观点提炼出来的。
读了本文我发现不能用手机演示该现象主要有两个原因,一是它不是单纯的静电屏蔽,而是电磁波的屏蔽问题。
二是电磁波的屏蔽依赖的因素很多,对不同的地点不同的金属材料所做的实验不具可比较性。
现在我才知道,当时金属杯屏蔽的不是静电,因为手机发射的是电磁波,可能是由于金属导体会吸收电磁波,导致了电磁信号的减弱,手机才打不通的。
屏蔽 接地 滤波
我们知道,造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素,首先是有一个电磁场所,其次是有干扰源和被干扰源,最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路,以便把能量从干扰源传递到受干扰源。
因此,为解决设备的电磁兼容性,必须围绕这三点来分析。
一般情况下,对于EMI的控制,我们主要采用三种措施:屏蔽、滤波、接地。
这三种方法虽然有着独立的作用,但是相互之间是有关联的,良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求,而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。
下面,我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。
1屏蔽屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。
采用屏蔽的目的有两个,一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域,另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。
按照屏蔽的机理,我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。
1.1 电场屏蔽一般情况下,电场感应可以看成是分布电容间的耦合,图1是一个电场感应的示意图。
图1 电场感应示意图其中A为干扰源,B为受感应设备,其中Ua和Ub之间的关系为Ub=C1*Ua/(C1+C2)C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。
根据示意图和等式,为了减弱B上面的地磁感应,使用的方法有增大A和B之间的距离,减小C1。
减小B和地之间的距离,增大C2。
在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A,C1将趋向0数值。
相对来说1和2比较容易理解,这里主要针对第3种方法进行分析。
由图2可以看出,插入屏蔽板后(屏蔽板接地)。
就造成两个分布电容C3和C4,其中C3被屏蔽板短路到地,它不会对B点的电场感应产生影响。
而受感应物B的对地和对屏蔽板的分布电容,C3和C4,实际上是处在并联的位置上。
这样,B设备的感应电压ub'应当是A点电压被A、B之间的剩余电容C1'与并联电容C2和C4的分压,即Ub=C1'*Ua/(C1'+C2+C4)图2 加入金属板后的电场感应图由于C1'远小于为屏蔽的C1,所以在B的感应电压就会减小很多。
屏蔽效能分类
屏蔽效能分类
按屏蔽效能分类的话可以分为以下三种屏蔽:
1:静电屏蔽
静电屏蔽防止静电耦合干扰,是指对静电场的屏蔽,即利用低电阻率导体材料做成容器,把电力线限制在容器内部,也可以使外部电力线进不到容器内部。
在静电屏蔽时,屏蔽导体必须接地,屏蔽体和接地线都是具有良好导电性能的金属材料。
2:电磁屏蔽
电磁屏蔽防止高平电磁波干扰,用于抑制噪声源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰。
电磁屏蔽必须同时屏蔽电场和磁场,通常采用低电阻率的导体材料。
空间电磁波在射入到金属体表面时会产生反射损耗和吸收损耗,使电磁能量被大大衰减,从而达到屏蔽的目的。
在电磁屏蔽时,屏蔽体本身可以不接地,但为了避免发生静电耦合,所以电磁屏蔽导体一般也做接地处理。
3:磁屏蔽
磁屏蔽是防止低频的磁场感应,屏蔽较困难,通常采用高导磁率和低电阻率的金属材料构成具有一定厚度的壳体,以便将磁力线限制在磁阻小的屏蔽体内部,防止磁场的扩散,这就是磁屏蔽的基本原理。
与电磁屏蔽类似,在磁屏蔽时,屏蔽体是否接地不影响屏蔽效能,实际结构为了防止静
电感应,屏蔽体一般都接机壳(安全接地)。
机房防辐射解决方案
机房防辐射处理解决方案计算机机房的电磁屏蔽工程是将机房内的辐射限制于一个特定区域的范围内。
为了达到这个目的,在这个特定区域所进行的工程叫作机房电磁屏蔽工程。
计算机电磁屏蔽机房建设,是一门集建筑、电子、安装、网络等多方面技术的学问,计算机机房设计与施工的优劣直接关系到机房内计算机系统是否能稳定可靠运行,是否能保证各类数据信息安全保密。
由于计算机机房的环境必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。
所以,一个合格的现代化计算机机房,应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。
计算机机房电磁屏蔽工程的一般规定和要求计算机机房电磁屏蔽工程是一项复杂、慎重的建设项目,随着计算机安全等级要求不同,对机房电磁屏蔽的效果要求也不一样。
一般机房对电磁干扰应达到GB2887-89《计算机站场地技术条件》提出的要求;电磁干扰无限电干扰环境场强机房内无线电干扰场强,在频率范围为0.15~1000兆赫兹时不大于120db。
磁场干扰环境场强机房内磁场干扰场强不大于800A/m(相当于100e)。
特殊计算机机房对电磁屏蔽效果有更高的要求。
即要建设专用计算机屏蔽机房。
屏蔽计算机机房在建设时技术要求高,一般屏蔽机房从基础建设起都需要严格的施工。
为了达到屏蔽的效果,在整个机房建设中,要求如下:一、在机房的结构体建设时要采取屏蔽措施1.在机房基础地面施工中要增设屏蔽措施。
2.在机房墙面施工中要增设屏蔽措施。
3.在机房顶面处理中要增设屏蔽措施。
4.对机房的进出洞或孔要预留并做衔接处理。
5.对机房墙、顶、地间接缝处作衔接处理。
二、机房电磁屏蔽工程在施工中的一般要求1.机房电磁屏蔽壳体地焊接施工中应采取有效的排烟通风措施。
2.机房电磁屏蔽壳体在焊接时应遵守《钢结构工程施工及验收规范(GBJ205-83)中第三章四章中有关规定。
3.在机房内装修或其它项目施工时,严格禁止损坏屏蔽壳体,要采取必要的保护措施,不得使屏蔽壳体各个方面受损伤。
三种电磁屏蔽的区别
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介绍及讲解
提问环节
1.静电屏蔽 在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导 体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电 场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏 蔽的理论基础。
我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨 论,有两个简单结论: (一)封闭导体壳内部电场 不受壳外电荷或电场影响。 (二)接地封闭导体壳外部 电场不受壳内电荷的影响。
不会受磁力场干扰影响的机械表手腕上的表,主要是均衡 摆轮的游丝发条和擒纵器是认为合适而使用非磁力的金属, 如镍合金等材质制成。 石英表于测试后的一天最大误差为不超过1.5秒,那末这只 而大部分数手腕上的表是没有这种解释明白的,不晓得防 磁的和没标防磁的磁力场对他们影响的差别到尽头有多大? 之前听说磁力场对机械表影响比较大(主要是由于机械表 的发条、刻度针等是金属的),但不知对石英表和光动能 表影响有多大。 普通手腕上的表都要在1500A/m(每公尺1500安培)的磁 力场下不受影响。我们只需轻轻触碰一下子这些个电器, 就完全可以把一只手腕上的表磁化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界 时变场的干扰从而避免杂音。
Z1、Z2分别为两个电极与皮肤的接触阻抗,ZCM1、ZCM2 分别为放大器两个输人端A、B 对地的阻抗。Uc表示交 流感应电位的大小,称为共模干扰电位。
铜丝网条的电磁屏蔽原理 电磁波是不同频率、不同幅度在示波仪器上观察呈“S”状 一种看不到的物质,但是一般的电磁波遇到金属等导电物 质都会被反射或吸收,所以金属网必须良好接地,通过大 地把电磁波吸收掉 屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体,将电磁波 局限于某一区域内的一种方法。由于辐射源分为近区的电 场源、磁场源和远区的平面波,因此铜丝网的屏蔽性能依 据辐射源的不同,在设计中要达到所需的屏蔽性能,则需 首先确定辐射源,明确频率范围,再根据各个频段的典型 泄漏结构,确定控制要素,进而选择恰当的屏蔽材料,设 计屏蔽壳体。
什么是静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场屏蔽?
前言:总所周知,电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段,合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备,而静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场屏蔽,都属于电磁屏蔽,这三种屏蔽的目的都是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中,原理都是利用屏蔽对外场的感应产生的效应来抵消外场的影响,但是由于所要屏蔽的场的特性不同,因而对屏蔽壳材料的要求和屏蔽效果也就不相同。
1什么是静电屏蔽?静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入需要保护的某个区域。
静电屏蔽依据的原理是:在外界静电场的作用下导体表面电荷将重新分布,直到导体内部总场强处处为零为止。
接地的封闭金属壳是一种良好的静电屏蔽装置。
如图所示,接地的封闭金属壳把空间分割成壳内和壳外两个区域,金属壳维持在零电位。
根据静电场的唯一性定理,可以证明:金属壳内的电场仅由壳内的带电体和壳的电位所确定,与壳外的电荷分布无关。
当壳外电荷分布变化时,壳层外表面上的电荷分布随之变化,以保证壳内电场分布不变。
因此,金属壳对内部区域具有屏蔽作用。
壳外的电场仅由壳外的带电体和金属壳的电位以及无限远处的电位所确定,与壳内电荷分布无关。
当壳内电荷分布改变时,壳层内表面的电荷分布随之变化,以保证壳外电场分布不变。
因此,接地的金属壳对外部区域也具有屏蔽作用。
在静电屏蔽中,金属壳接地是十分重要的。
当壳内或壳外区域中的电荷分布变化时,通过接地线,电荷在壳层外表面和大地之间重新分布,以保证壳层电势恒定。
从物理图像上看,因为在静电平衡时,金属内部不存在电场,壳内外的电场线被金属隔断,彼此无联系,因此,导体壳有隔离壳内外静电相互作用的效应。
2如果金属壳未完全封闭,壳上开有孔或缝,也同样具有静电屏蔽作用。
在许多实际应用中,静电屏蔽装置常常是用金属丝编织成的金属网代替闭合的金属壳,即使一块金属板,一根金属线,亦有一定的静电屏蔽作用,只是屏蔽的效果不如金属壳。
表1 电磁波屏蔽效果(se)的分级标准
表1 电磁波屏蔽效果(se)的分级标准1. 定义电磁波屏蔽效果是指屏蔽材料对电磁波的屏蔽性能的评价指标,表征了材料对电磁波的阻挡和吸收能力。
2. 分级标准根据材料屏蔽电磁波的能力,将电磁波屏蔽效果(se)分为以下几个等级:级别1:优级(se>80dB)材料在电磁波屏蔽方面表现出色,对电磁波的屏蔽效果非常显著,能有效阻挡大部分电磁波的穿透。
级别2:良好(60dB≤se≤80dB)材料对电磁波具有良好的屏蔽效果,能有效阻挡大部分电磁波的穿透,但仍有一小部分电磁波可能穿透材料。
级别3:一般(40dB≤se≤60dB)材料对电磁波的屏蔽效果一般,能够阻挡部分电磁波的穿透,但对较强电磁波的屏蔽效果较差。
级别4:较差(se<40dB)材料对电磁波的屏蔽效果较差,无法有效阻挡电磁波的穿透,仅能对少量电磁波产生一定的屏蔽效果。
3. 应用电磁波屏蔽效果(se)的分级标准在材料选择和电磁波防护方面具有重要意义。
根据不同电磁波防护需求,选择具有相应屏蔽效果等级的材料,能够有效保护设备和人身安全。
4. 发展趋势随着信息技术和电子设备的飞速发展,对电磁波屏蔽效果(se)要求也越来越高。
未来,电磁波屏蔽材料的研发将更加注重提高屏蔽效果,满足不同领域的电磁波防护需求。
对电磁波屏蔽效果(se)的分级标准也将进一步完善,以适应不断变化的市场需求。
5. 结论电磁波屏蔽效果(se)的分级标准对于材料选择、产品生产和电磁波防护具有重要意义,能够在一定程度上指导相关领域的研究和应用。
未来,随着相关技术的不断发展,电磁波屏蔽效果(se)的分级标准也将不断完善,为材料研发和电磁波防护提供更为精准的指导。
电磁波屏蔽效果是当前在信息技术和电子设备领域备受关注的一个重要领域。
随着无线通信、雷达、卫星通信等技术的广泛应用,电磁波辐射对人体健康和电子设备的影响也日益凸显,因此对于电磁波的防护和屏蔽效果的要求越来越高。
电磁波屏蔽效果(se)的分级标准对材料的选择和产品的生产具有重要意义。
三种电磁屏蔽的区别
磁场的作用下, 磁性介质外壳受到感应, 发生磁 化, 使得合成以后的总磁场, 在磁性介质中明显 加强, 而在其周围则明显减弱( 或者说磁感线大 部分从磁性介质中穿过)尤其是封闭外壳的内 , 部, 磁场减弱更明显。 手表为了防磁, 在机芯外 装上一个铁质衬套, 就是让衬套起到屏蔽作用。 但是从理论上讲, 静磁屏蔽作用是不完全的, 即 使是封闭外壳, 其内部磁场也并不能真正等于
=2‘l ' 单摆的 n , / 求出 g 周期, 用这种方法解答
有些问题时会导致错误 , 现举例如下:
例 质量为 带电量为q m、
的点电荷, 用长为Z 的绝缘细线连 接后悬挂在悬点, 悬点处有一带 电量为Q的点电荷, 如图 1 所示。 求该单摆的周期。 该题按“ 滑文”中的观点解 为: 摆球相对于悬点静止时所受 的视重力为:
戚
益
屏蔽和高频电磁场屏蔽。 三种屏蔽的目的都是
防止外界的电磁场进人到某个需要保护的区域 中去, 原理都是利用屏蔽壳上由外场的感应产 生的效应来抵消外场的影响。 但是由于所要屏 蔽的场的特性不同, 因而对屏蔽壳的要求和屏 蔽效果也就很不相同。 1 静电屏蔽 静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进人
第1卷总第12 9 5期 20年第2 期 01
再谈 单摆 的 变异
兰州二中(300 703 )
王 国士
本刊” 年8 期刊登了滑秀林同志题为《 单 摆 的变异》 的文章, 笔者拜读后受益非浅, 但对 文中的观点有不同看法, 现提出商榷。
该 文中将摆球相对于悬点静止时, 摆线所
第1卷总第12 9 5期 20年第2 01 期
物 理 教 学 探 讨
Junl P yi T ah g ora f hs s eci o c n
Vo. NO. l1 9 12 5
电磁屏蔽性结构设计规范
《电磁屏蔽性结构设计规范》摘录一.定义:在有屏蔽体时,被屏蔽空间内某点的场强与没有屏蔽体时该点场强的比值。
以dB为单位表达屏蔽等级分类:屏蔽效能规格规定举例:设计规格书列举方式:30~230MHz:30dB;230~1000MHz:20dB;一般低频段比高频段高10~15,也可写成30~1000MHz:20 dB。
二.常用屏蔽材料压缩量:三.常用屏蔽材料屏蔽效能及设计参数:四.紧固方式缝隙搭边深度值超过30mm时,作用不明显;推荐缝隙搭边深度:15~25mm。
五.局部开孔定义:数量不多的开孔根据经验:开口最大尺寸小于电磁波波长的1/20时,屏蔽效能20 dB;开口最大尺寸小于电磁波波长的1/50时,屏蔽效能30 dB。
例如:屏蔽效能为20 dB/1GHz时,局部开孔的最大尺寸应小于15mm。
一.提高缝隙的屏蔽效能可采用以下几种措施:增长缝隙深度、减小缝隙的最大长度尺寸、减小缝隙中紧固点的间距、增强基材的刚性和表面光洁度。
二.影响穿孔金属板屏蔽效能的最大因素是开孔的最大尺寸,另一方面是孔深,影响最小的是孔间距。
三.针对电缆穿透问题,可采用:在电缆出屏蔽体时增长滤波,或采用屏蔽电缆,同时屏蔽电缆屏蔽层与屏蔽体之间要良好电接触。
四.屏蔽方案1.机柜屏蔽:成本较高,由于缺陷较多,屏蔽效能一般不能做到太高。
2.插箱/子架屏蔽:对于屏蔽电缆的接地和增长滤波都比较方便,适合大量出线的产品。
3.单板/模块屏蔽:结构复杂,成本较高,对散热不利。
4.单板局部屏蔽:在无线产品中较常见,重要通过安装屏蔽盒实现,实现较容易。
原则上,最靠近辐射源的屏蔽措施是最有效和最经济的;一般说,屏蔽需求导致结构件成本增长10%~20%左右。
五.缝隙屏蔽设计1.紧固点连接缝隙屏蔽效能最重要的影响因素是缝隙的最大尺寸和缝隙深度,减小紧固点间距、增长连接零件刚性。
2.增长缝隙深度单排紧固时缝隙深度超过30mm后屏蔽效能差别就不明显,一般推荐值为15~25mm。
关于磁场屏蔽分析研究
其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率.若电视频率f=100 MHz,对铜导体(σ=5.8×107/ ·m,μ≈μo=4π×10-7H/m)可求出d=0.00667mm.可见良导体的电磁屏蔽效果显著.如果是铁(σ=107/ ·m)则d=0.016mm.如果是铝(σ=3.54×107/ ·m)则d=0.0085mm.
F=q1q2/r2±δ中,δ<(2.7±3.1)×10-16,
可见在现阶段所能达到的实验精度内,库仑定律的平方反比关系是严格成立的.从实际应用的观点看,我们可以认为它是正确的.
静磁屏蔽
静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场.静磁屏蔽是利用高磁导率μ的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场.它与静电屏蔽作用类似而又有不同.
综上所述,静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽的物理内容、物理条件、屏蔽作用是不同的,所用材料也要从具体情况出发.但它们都是屏蔽电磁场,是有本质联系的.
静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明.如将铁磁材料做成截面如图7的回路,则在外磁场中,绝大部份磁场集中在铁磁回路中.这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析.因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍,所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过,而进入空腔的磁通量极少.这样,被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场,从而达到静磁屏蔽的目的.材料的磁导率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈显著.因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层,故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽.
为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长(λ=2πd).如在收音机中,若f=500kHz,则在铜中d=0.094mm(λ=0.59mm).在铝中d=0.12mm(λ=0.75mm ).所以在收音机中用较薄的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果.因为电视频率更高,透入深度更小些,所需屏蔽层厚度可更薄些,如果考虑机械强度,要有必要的厚度.在高频时,由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损失较大,从而造成谐振电路品质因素Q值的下降,故一般不采用高磁导率的磁屏蔽,而采用高电导率的材料做电磁屏蔽.在电磁材料中,因趋肤电流是涡电流,故电磁屏蔽又叫涡流屏蔽.
电磁屏蔽材料综述
电磁屏蔽材料综述摘要:电器和电子设备在使用过程中会辐射出大量电磁波,对电子设备正常安全运行和人类的生存环境造成了不可忽视的危害。
防止电磁波的污染已经成为当今一大热点。
电磁屏蔽材料是一种能够有效抑制电磁波污染的新型功能材料,近年来其受到较多关注。
新型导电填料型电磁屏蔽材料主要由导电填料和基体材料复合而成,不同导电填料的电磁性质以及在基体中的分布状态必然对电磁屏蔽材料的屏蔽效能产生显著的影响。
现代信息技术的发展对电磁屏蔽材料提出了更高的要求,高效、轻质、低二次污染成为新型电磁屏蔽材料的发展趋势。
Abstract: In the use of electrical and electronic equipment will radiate a large number of electromagnetic waves, which causes dangers of cannot be ignored to normal safe operation of electronic equipment and human living environment. Preventing electromagnetic pollution has become a hot topic. EMI shielding material was one of new functional materials used for effectively shielding electromagnetic pollution. Such new EMI shielding material was composed of conductive fillers and the polymer matrix, the shielding effectiveness (SE) would be significantly affected by the electromagnetic property and distribution condition in the matrix of different conductive fillers.With the development of modern information technology, electromagnetic shielding material put forward higher requirements, and efficient, lightweight, low secondary pollution have become the new trend of electromagnetic shielding materials.关键词:电磁屏蔽,材料,综述Key words:electromagnetic shielding,materials,review1.1 引言电子工业的发展,大量电器和电子设备广泛应用于工业生产和人们日常生活,为工业革命注入了新的活力,促进了工业技术的发展,改善了人们的生活,提升了人们的生活质量。
电磁兼容EMC中的屏蔽技术介绍
电场,磁场,电磁场的屏蔽其实是不同的!磁场的屏蔽问题,是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题.根据条件的不同,电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况,这三种情况既具有质的区别,又具有内在的联系,不能混淆.静电屏蔽在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏蔽的理论基础.因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义,我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论.(一)封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响.如壳内无带电体而壳外有电荷q,则静电感应使壳外壁带电.静电平衡时壳内无电场.这不是说壳外电荷不在壳内产生电场,根发电场.由于壳外壁感应出异号电荷,它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零.因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响.壳外壁的感应电荷起了自动调节作用.如果把上述空腔导体外壳接地,则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下.静电平衡后空腔导体与大地等势,空腔内场强仍然为零.如果空腔内有电荷,则空腔导体仍与地等势,导体内无电场.这时因空腔内壁有异号感应电荷,因此空腔内有电场.此电场由壳内电荷产生,壳外电荷对壳内电场仍无影响.由以上讨论可知,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷影响. (二)接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响.如果壳内空腔有电荷q,因为静电感应,壳内壁带有等量异号电荷,壳外壁带有等量同号电荷,壳外空间有电场存在,此电场可以说是由壳内电荷q间接产生.也可以说是由壳外感应电荷直接产生的.但如果将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零.可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳接地.这与第一种情况不同.这里还须注意:①我们说接地将消除壳外电荷,但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电.假如壳外有带电体,则壳外壁仍可能带电,而不论壳内是否有电荷.②实际应用中金属外壳不必严格完全封闭,用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果,虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的.③在静电平衡时,接地线中是无电荷流动的,但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化,或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化,就会使接地线中有电流.屏蔽罩也可能出现剩余电荷,这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的.总之,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷与电场影响;接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响.这种现象,叫静电屏蔽.静电屏蔽有两方面的意义:其一是实际意义:屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响,也不对外部电场产生影响.有些电子器件或测量设备为了免除干扰,都要实行静电屏蔽,如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩,电子管用金属管壳.又如作全波整流或桥式整流的电源变压器,在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地,达到屏蔽作用.在高压带电作业中,工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服,可以对人体起屏蔽保护作用.在静电实验中,因地球附近存在着大约100V/m的竖直电场.要排除这个电场对电子的作用,研究电子只在重力作用下的运动,则必须有eE<meg,可算出e<="" span=""style="overflow-wrap: break-word; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"></meg,可算出e其二是理论意义:间接验证库仑定律.高斯定理可以从库仑定律推导出来的,如果库仑定律中的平方反比指数不等于2就得不出高斯定理.反之,如果证明了高斯定理,就证明库仑定律的正确性.根据高斯定理,绝缘金属球壳内部的场强应为零,这也是静电屏蔽的结论.若用仪器对屏蔽壳内带电与否进行检测,根据测量结果进行分析就可判定高斯定理的正确性,也就验证了库仑定律的正确性.最近的实验结果是威廉斯等人于1971年完成的,指出在式F=q1q2/r2±δ中,δ<(2.7±3.1)×10-16,可见在现阶段所能达到的实验精度内,库仑定律的平方反比关系是严格成立的.从实际应用的观点看,我们可以认为它是正确的.静磁屏蔽静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场.静磁屏蔽是利用高磁导率μ的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场.它与静电屏蔽作用类似而又有不同.静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明.如将铁磁材料做成截面如图7的回路,则在外磁场中,绝大部份磁场集中在铁磁回路中.这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析.因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍,所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过,而进入空腔的磁通量极少.这样,被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场,从而达到静磁屏蔽的目的.材料的磁导率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈显著.因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层,故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽.静磁屏蔽在电子器件中有着广泛的应用.例如变压器或其他线圈产生的漏磁通会对电子的运动产生作用,影响示波管或显像管中电子束的聚焦.为了提高仪器或产品的质量,必须将产生漏磁通的部件实行静磁屏蔽.在手表中,在机芯外罩以软铁薄壳就可以起防磁作用.前面指出,静电屏蔽的效果是非常好的.这是因为金属导体的电导率要比空气的电导率大十几个数量级,而铁磁物质与空气的磁导率的差别只有几个数量级,通常约大几千倍.所以静磁屏蔽总有些漏磁.为了达到更好的屏蔽效果,可采用多层屏蔽,把漏进空腔里的残余磁通量一次次地屏蔽掉.所以效果良好的磁屏蔽一般都比较笨重.但是,如果要制造绝对的“静磁真空”,则可以利用超导体的迈斯纳效应.即将一块超导体放在外磁场中,其体内的磁感应强度B永远为零.超导体是完全抗磁体,具有最理想的静磁屏蔽效果,但目前还不能普遍应用.电磁屏蔽电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减.从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小.导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小.这种现象也称为趋肤效应.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置.它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义.电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段.合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备.如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音.音频馈线用屏蔽线也是这个道理.示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描.在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备.用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有电磁屏蔽,电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减.从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小.导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小.这种现象也称为趋肤效应.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置.它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义.电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段.合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备.如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音.音频馈线用屏蔽线也是这个道理.示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描.在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备.用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率.若电视频率f=100 MHz,对铜导体(σ=5.8×107/ ?m,μ≈μo=4π×10-7H/m)可求出d=0.00667mm.可见良导体的电磁屏蔽效果显著.如果是铁(σ=107/ ?m)则d=0.016mm.如果是铝(σ=3.54×107/ ?m)则d=0.0085mm.为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长(λ=2πd).如在收音机中,若f=500kHz,则在铜中d=0.094mm(λ=0.59mm).在铝中d=0.12mm(λ=0.75mm ).所以在收音机中用较薄的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果.因为电视频率更高,透入深度更小些,所需屏蔽层厚度可更薄些,如果考虑机械强度,要有必要的厚度.在高频时,由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损失较大,从而造成谐振电路品质因素Q值的下降,故一般不采用高磁导率的磁屏蔽,而采用高电导率的材料做电磁屏蔽.在电磁材料中,因趋肤电流是涡电流,故电磁屏蔽又叫涡流屏蔽.在工频(50Hz)时,铜中的d=9.45mm,铝中的d=11.67mm.显然,采用铜、铝已很不适宜了,如用铁,则d=0.172mm,这时应采用铁磁材料.因为在铁磁材料中电磁场衰减比铜、铝中大得多.又因是低频,无需考虑Q值问题.可见,在低频情况下,电磁屏蔽就转化为静磁屏蔽.电磁屏蔽和静电屏蔽有相同点也有不同点.相同点是都应用高电导率的金属材料来制作;不同点是静电屏蔽只能消除电容耦合,防止静电感应,屏蔽必须接地.而电磁屏蔽是使电磁场只能透入屏蔽体一薄层,借涡流消除电磁场的干扰,这种屏蔽体可不接地.但因用作电磁屏蔽的导体增加了静电耦合,因此即使只进行电磁屏蔽,也还是接地为好,这样电磁屏蔽也同时起静电屏蔽作用.。
电磁屏蔽材料的屏蔽机理及现状分析
一、电磁屏蔽材料的屏蔽机理
电磁屏蔽材料的屏蔽机理主要分为自由空间屏蔽、导体屏蔽和高分子材料屏 蔽三种。
1、自由空间屏蔽:自由空间屏蔽是指利用导电材料对电磁波的反射和吸收 作用,将电磁波限制在一定范围内。具有高导电性能的金属材料(如铜、铝等) 具有较好的自由空间屏蔽效果。
2、导体屏蔽:导体屏蔽主要利用导电材料的导电性能,将电磁干扰通过导 电材料迅速传递,从而降低电磁干扰对电子设备的影晌。导电胶带、导电涂料等 是常见的导体屏蔽材料。
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电磁屏蔽材料的屏蔽机理及现 状分析
目录
01 一、电磁屏蔽材料的 屏蔽机理
02
二、三、电磁屏蔽材料的 研究现状
04
四、电磁屏蔽材料的 未来展望
05 参考内容
随着电子设备的广泛应用,电磁干扰(EMI)和电磁辐射(EME)问题日益严 重,对人类健康和电子设备性能产生负面影响。电磁屏蔽材料作为一种能够有效 抑制电磁干扰和辐射的材料,越来越受到人们的。本次演示将简要介绍电磁屏蔽 材料的屏蔽机理及现状分析的研究背景和意义,回顾电磁屏蔽材料的发展历程, 详细介绍电磁屏蔽材料的屏蔽机理,分析目前电磁屏蔽材料的研究现状,并对电 磁屏蔽材料的未来展望进行探讨。
三、电磁屏蔽材料的研究现状
目前,电磁屏蔽材料的研究主要集中在国内外高校、研究机构和企业在内的 多个领域。其中,一些研究成果已经得到了广泛应用。例如,手机、电脑等电子 产品中使用的导电橡胶和导电涂料,以及汽车工业中用于电磁屏蔽的金属网和导 电橡胶条等。同时,针对不同行业的特殊需求,各种具有特殊性能的电磁屏蔽材 料也不断被研发出来。
1、电子设备:手机、电脑、电视等电子产品在运行过程中都会产生一定的 电磁辐射,而电磁屏蔽材料可以有效地降低电磁辐射对人体的影响。此外,在电 力传输、电子元器件等方面,电磁屏蔽材料也能够起到保护作用,提高设备的稳 定性和可靠性。
三种电磁屏蔽区别
在火车车厢里,打开半导体收音机,几 乎收不到电台的广播,这是由于车厢的 蒙皮大部分是由铁皮制成,它起了屏蔽 作用。
高 频 屏电 蔽磁 场
高频电磁场屏蔽
防止外界高频电磁场进入某个区域
车厢蒙皮大部分由铁制 成,就起到了屏蔽外界 高频电磁场的作用。使 得车厢里半导体收音机, 几乎收不到电台的广播, 尤其是铁,因为磁导率 很高,屏蔽效果也特别 好
11/5/2018
• 三种屏蔽的共性是:防止外界的电磁场进入到某个需
要保护的区域中去。它们都是利用屏蔽壳上由外场的感 应产生的效应,来抵消外场的影响。但是由于所要屏蔽的 场的特性不同,因而对屏蔽壳的要求及其效果也就很不相 同。
静电屏蔽Leabharlann 防止外界静电场进入某个区域
静磁屏蔽
防止外界静磁场和低频电流的磁场进入某个 区域
三种电磁屏蔽的区别
?
小组成员:曹冲 刘畅 陶文娅 周玉明 沙一夫 彭春光
这三种屏蔽作用是一样的吗?它们的区别在哪里? 是分析讨论之。
• 在火车车厢里,打开半导体收音机,几乎 收不到电台的广播,这是由于车厢的蒙皮 大部分是由铁皮制成,它起了屏蔽作用。 • 进行高压带电作业的人,穿着一件由细铜 丝编织起来的衣服和戴上头罩,就可以接 触几万伏的高压电线而不受到伤害,这也 是一种屏蔽作用。
静电屏蔽的理论基础
在静电平衡状态下,不 论是空心导体还是实心导 体;不论导体本身带电多 少,或者导体是否处于外 电场中,必定为等势体, 其内部场强为零
教材P37 放在空腔中的物体不受导体外带电体的影
响,即空腔导体屏蔽了外电场
• 实际应用中金属外壳不必严格完全封闭, 用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的 静电屏蔽效果,虽然这种屏蔽并不是完全 、彻底的。封闭导体壳不论接地与否,内 部电场不受壳外电荷与电场影响;接地封 闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这 种现象,叫静电屏蔽。
电磁屏蔽名词解释
电磁屏蔽电气或电子设备在正常运行时,往往会向外发射电磁能量,这些能量可能会影响其它设备的正常工作,称为电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI),这时就需要采用一定的技术和手段来抑制电磁干扰,称为电磁屏蔽(Electromagnetic Shielding,EMS)。
电磁屏蔽原理所谓电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料来将电磁辐射限制在某一规定的空间范围内。
其目的是采用屏蔽体包围电磁干扰源,抑制电磁干扰源对周围空间的接收器的干扰,或者采用屏蔽体包围接收器,以避免干扰源对其造成干扰。
电磁屏蔽类型电磁屏蔽按其屏蔽原理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
其中,电场屏蔽包括静电场和交变电场屏蔽,磁场屏蔽包括恒定磁场和交变磁场屏蔽,而对于静电屏蔽,又可分为外电场屏蔽和内电场屏蔽两种情况。
无论何种屏蔽,从其实质来说都是研究电磁场在各种具体的局部空间如何分布的问题。
实际应用中要根据场源的不同选用不同的屏蔽方法。
电磁兼容性EMC概述电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility),是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。
EMC定义国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义是:系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不对其他系统和设备造成干扰。
EMC历史各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响,在一定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。
20世纪80年代兴起的电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨,主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制机理及其相应的测量和计量技术,并在此基础上根据技术经济最合理的原则,对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施做出明确的规定,使处于同一电磁环境的设备都是兼容的,同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。
电磁场论文 ——电磁屏蔽中屏蔽技术的分析和应用
《电磁场与电磁波课程》论文(设计)题目:电磁兼容中屏蔽技术的分析和应用摘要随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重,对电磁兼容性设计的要求也越来越高,作为电磁兼容设计的主要技术之一——屏蔽技术的研究也就愈显得重要。
本文从电磁屏蔽技术原理出发,讨论了屏蔽体结构、屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则,在电子设备实施具体的电磁屏蔽时提供了重要的依据。
同时分析了电磁干扰形成的危害,介绍了工程上解决电磁干扰问题的几种常用方法。
关键词:电磁屏蔽电磁干扰屏蔽技术AbstractWith the wide application of electronic products and electromagnetic environment pollution is getting worse,electromagnetic compatibility of the requirements of the design is also higher and higher.Shielding techniques,as an important designing technical of the electromagnetic compatibility is also unavoidable.This article along with the electromagnetic shielding technology principle, discusses the shielding body structure, shielding technology classification,the choice of shielding materials and the principle to observe,and provides an important basis in the electronic equipment implementation of specific.It also analyzes the harm of electromagnetic interference,introduces several common method solving engineering problems of the electromagnetic interference .Keywords:electromagnetic shielding ;interference; method目录序言 (4)1 电磁干扰 (5)1.1 电磁干扰定义 (5)1.2 电磁干扰分类 (5)1.3 电磁干扰传播途径 (5)2 电磁兼容 (5)2.1电磁兼容定义及内涵 (5)2.2设计思想 (6)3 电磁屏蔽 (6)3.1屏蔽原理 (7)3.2电屏蔽 (7)3.3磁屏蔽 (8)3.4电磁屏蔽 (8)3.4.1电磁屏蔽原理 (8)3.4.2电磁屏蔽设计原则 (9)参考文献: (10)序言在我们的生活环境中,存在着各种各样的电磁干扰。
什么是电磁屏蔽,原理目的是什么,作用及重要性是什么?
什么是电磁屏蔽?所谓电磁屏蔽就是利用屏蔽体对电磁波产生衰减的作用。
这种作用的大小用屏蔽效能来度量。
用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。
1在通信方面屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
常选择有较高的电导率和磁导率的导体作为屏蔽物的材料。
因为高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。
这些电流按照楞次定律将削弱电磁波的透入。
采用的金属网孔愈密,直到采用整体的金属壳,屏蔽的效果愈好,但所费材料愈多。
高导磁性的材料可以引导磁力线较多地通过这些材料,而减少被屏蔽区域中的磁力线。
屏蔽物通常是接地的,以免积累电荷的影响。
电磁波向大块金属透入时将不断衰减,直到衰减为零。
衰减的程度随着材料的电导率、磁导率及电磁波频率的增加而加大。
屏蔽的要求较高时往往采用多层屏蔽。
2例如有时采用铸铁、坡莫合金、电解铜3种材料制成多层屏蔽,以满足导电、导磁等要求。
但是实现完全的屏蔽是很难办到的,因为被屏蔽的区域与其余区域之间往往仍需要有电路的连接,引线与引线、引线与外壳之间总存在着绝缘间隙,仍然为电磁波提供通道。
即使对于完全封闭的金属壳,在频率极低的外部电磁场作用下,理论上内部的磁通密度并不为零。
电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。
从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小。
导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小。
这种现象也称为趋肤效应。
利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置。
它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义。
电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段。
合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备。
干扰分类及三种屏蔽(可打印修改)
按照传播途径将干扰分为两大类:传导干扰是通过导线,阻容,变压器等传播干扰,即“路”的干扰;另一种是辐射干扰,通过空间进行传播,即“场”的干扰。
细分又可分为以下五类:
传导干扰:干扰进入设备的途径是电气连线,是在一般电气系统最为普遍的干扰形式。
磁场耦合干扰:系统间通过磁场传递的干扰,就是电感耦合干扰。
其特点为:
1.通过磁场传播,与系统间的互感有关。
2.干扰磁场主要由干扰电流产生,与电流大小有关。
3.与干扰电流的频率有关。
电场耦合干扰:系统间通过电场耦合的干扰,因此也称为“电场耦合干扰”。
其特点为:
1.通过电场传播,与系统间分布电容有关。
2.干扰电场主要由干扰电压产生,与电压大小有关。
3.与干扰电压的频率有关。
4.与系统的对地阻抗有关。
磁场屏蔽:磁场屏蔽主要是依赖高导磁材料所具有的低磁阻,对磁通起着分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。
电场屏蔽:利用处于零电位的金属体,对电场进行“阻隔”屏蔽。
为了保证屏蔽体的零电位,对付高频的电场耦合干扰,必须提高屏蔽体的导电性和完整性。
电磁场屏蔽:利用金属材料,对电磁波进行屏蔽,是依靠金属材料对电磁波的反射和吸收实现的。
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电磁屏蔽一般可分为三种
:静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场屏蔽。
三种屏蔽的目的都是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中,原理都是利用屏蔽对外场的感应产生的效应来抵消外场的影响。
但是由于所要屏蔽的场的特性不同,因而对屏蔽壳材料的要求和屏蔽效果也就不相同。
一、静电屏蔽
静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入需要保护的某个区域。
静电屏蔽依据的原理是:在外界静电场的作用下导体表面电荷将重新分布,直到导体内部总场强处处为零为止。
接地的封闭金属壳是一种良好的静电屏蔽装置。
如图所示,接地的封闭金属壳把空间分割成壳内和壳外两个区域,金属壳维持在零电位。
根据静电场的唯一性定理,可以证明:金属壳内的电场仅由壳内的带电体和壳的电位所确定,与壳外的电荷分布无关。
当壳外电荷分布变化时,壳层外表面上的电荷分布随之变化,以保证壳内电场分布不变。
因此,金属壳对内部区域具有屏蔽作用。
壳外的电场仅由壳外的带电体和金属壳的电位以及无限远处的电位所确定,与壳内电荷分布无关。
当壳内电荷分布改变时,壳层内表面的电荷分布随之变化,以保证壳外电场分布不变。
因此,接地的金属壳对外部区域也具有屏蔽作用。
在静电屏蔽中,金属壳接地是十分重要的。
当壳内或壳外区域中的电荷分布变化时,通过接地线,电荷在壳层外表面和大地之间重新分布,以保证壳层电势恒定。
从物理图像上看,因为在静电平衡时,金属内部不存在电场,壳内外的电场线被金属隔断,彼此无联系,因此,导体壳有隔离壳内外静电相互作用的效应。
如果金属壳未完全封闭,壳上开有孔或缝,也同样具有静电屏蔽作用。
在许多实际应用中,静电屏蔽装置常常是用金属丝编织成的金属网代替闭合的金属壳,即使一块金属板,一根金属线,亦有一定的静电屏蔽作用,只是屏蔽的效果不如金属壳。
在外电场的作用下,电荷在导体上的重新分布,在10-19秒数量级时间内就可完成,因此对低频变化的电场,导体上的电荷有足够长的时间来保证内部
场强为零.所以静电屏蔽装置对缓慢变化的电场也有屏蔽作用。
为了提高对变化电场的屏蔽效果,屏蔽物的电导率应大,接地线要短,与地的接触要良好。
身穿高压作业服的人,由于被铜丝编织的衣服所包裹,人体内的场强保持为零,因此没有电流从人体中流过,人体是安全的。
不过在作业者刚刚接触高压线的一瞬间高压服上的电荷有一个瞬时分布的过程,在这极小的时间内人体会有短暂的微弱电场作用,一般作业者都能经受住这考验。
静电屏蔽的特点是一般只考虑到对静电场的屏蔽,封闭导体的屏蔽作用是完全的(即内部场强可达到真正等于零),对屏壁壳的厚度和电导率也无要求。
只有在把低频交流电场的屏蔽包括在静电屏蔽中时,总是希望屏蔽壳的电导率愈高愈好。
二、静磁屏蔽
静磁屏蔽的目的是防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个需要保护的区域,这时必须用磁性介质做外壳。
静磁屏蔽依据的原理可借助并联磁路的概念来说明。
把一高磁导率的材料制成的球壳放在外磁场中,则铁壳壁与空腔中的空气可以看成是并联的磁路。
由于空气的磁导率接近于1,而铁壳的磁导率至少有几千,所以空腔的磁阻比铁壳壁的磁阻大的多。
这样一来,外磁场的磁感应通量中绝大部分将沿着铁壳壁内“通过”,“进入”空腔内部的磁通量是很少的,这就达到了磁屏蔽的目的。
外壳的厚度和磁导率对屏蔽效果有很明显的影响:外壳越厚、磁导率越高,屏蔽的效果就越好。
因此,在重量和体积受到限制的情况下,常常采用磁导率高达几万的坡莫合金来做屏蔽壳,而且壳的各个部分要尽量结合紧密,使磁路畅通。
如果要制造绝对的“静磁真空”,则可以利用超导体的“迈斯纳效应”。
即将一块超导体放在外磁场中,其体内的磁感应强度永远为零。
超导体是完全抗磁体,具有最理想的静磁屏蔽效果,但目前还不能普遍应用。
三、高频电磁场屏蔽
高频电磁场屏蔽是防止外界的高频电磁场进入到某个区域。
由于电磁场的变化频率很高(例如百万赫兹或更高),场中导体上的感应电荷已不能再看作静止的了(导体不再处于静电平衡状态),因此必须用电磁波在导体中的“贯穿
深度”来说明屏蔽的原理:当高频电磁波射向一导体表面,并进入表面后,它会在导体中感应出一个高频交变电流,此电流会激发一个新的电磁波,新激发的电磁波在导体内部与入射的电磁波相位相反、同时导体内电流的产生还导致入射波场能的消耗,结果使得导体内部总的电磁场基本上随深度呈指数衰减,可以用“贯穿深度”来表示衰减的程度。
“贯穿深度”与入射电磁波的频率、导体的电导率及磁导率都有关系:频率越高、电导率越大、磁导率越大“贯穿深度”就越小。
当壳罩壁的厚度大于贯穿深度时,壳罩就具有良好的电磁屏蔽作用。
高电导率或高磁导率材料制成的壳罩是一种良好的电磁屏蔽装置。
提高壳罩材料的电导率或磁导率,增加壳壁的厚度,可以提高电磁屏蔽的效果。
像铝、钢、铁这样的金属,1兆赫左右的电磁波在其中的“透入深度”约百分之几毫米,所以这些金属只要一张纸那么厚就基本可以屏蔽I兆赫的电磁波。
尤其是铁,因为它的磁导率很高,故屏蔽效果特别好。
如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界电磁场的干扰从而避免杂音。
音频馈线用屏蔽线也是这个道理。
示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描。
在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备。
高电导率材料制成的屏蔽物对低频磁场的屏蔽效果比较差。
例如,在工频50赫时,铜的贯穿深度约为9.4毫米,薄壁铜壳的屏蔽作用很小。
在实际应用中,常采用静磁屏蔽措施来屏蔽低频磁场。
电磁屏蔽物接地后也可以屏蔽静电干扰。
电磁屏蔽物上不能随意开缝,因为电磁屏蔽还利用了涡电流的作用,若缝隙割断了涡电流的通路,屏蔽效果要降低。