三种电磁屏蔽的区别0

三种电磁屏蔽的区别

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头罩，就可以接触几万伏的高压电线而不受到伤害，这是一种屏蔽作用。手表为了防磁，在机芯外装一个铁质的衬套，也是一种屏蔽作用。将手机放入保温饭盒中盖上盖，手机接收不到信号，金属饭盒起到了屏蔽作用。这三种屏蔽作用一样吗？它们的区别在哪里？下面就来讨论这一问题。

电磁屏蔽一般可分为三类，一类是静电屏蔽，一类是静磁屏蔽，还有一类是高频电磁场的屏蔽。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性质不同，因而对屏蔽可要求及其效果也就不同。

先说静电屏蔽。静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入到某个区域。实际上对于变化很慢的交流电而言，它四周的电场几乎和静电场是一样的，只是电荷的分布周期性的改变而已。因此，防止低频交流电场，也就可以归结到静电屏蔽一类中来。静电屏蔽依据的原理是：在外电场的作用下，导体表面电荷将重新分布，使导体内部场强处处为零为止。电荷的重新分布，在导体上是在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完成内部场强为零。但是对于磁场，导体表面上的电荷是无能为力的。所以低频电流的磁场不在静电屏蔽所考虑的范围之内。身穿高压作业服的人，由于被铜丝编织的衣服所包裹，衣服内部的场强保持为零。

因而没有电流从人体流过，人体是安全的。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过程，在这瞬间内，人体内会有短暂的微弱电场作用，作业者只要经受住了这一考验，就没有多大困难了。归纳起来，静电屏蔽只考虑到对静电场的屏蔽，封闭导体壳的屏蔽作用是完全的，即内部场强真正等于零，对屏蔽壳的厚度和电导率并无要求。

下面来讨论静磁屏蔽。静磁屏蔽的目的是屏蔽外界的静磁场和低频电流的磁场。这时必须用磁性介质作外壳。外壳受到外磁场的感应而发生磁化，使得合成以后的磁场，在铁磁介质中明显加强，而在其周围则明显减弱，或者说磁感线绝大部分从铁磁介质中通过去了，尤是封闭外壳的内部磁减弱的更是明显，如图1。但壳内的磁场并不能等于零。因此，静磁屏蔽是不完全的。壳的厚度和磁导率对屏蔽效果有明显的影响。壳越厚，磁导率越高，屏蔽的效果越好。因此在重量和体积受限的情况下，常常采用磁导率高的材料做屏蔽壳。壳的各部分尽量结合紧密，使磁路畅通。

（图1）（图2）

最后讨论高频电磁场的屏蔽。当电磁场的变化频率很高时（比如

达到几百万赫兹或更高），导体上的感应电荷已不能再看作是静止的了，因此导体不再处于静电平衡状态。用静电屏蔽概念来说明高频电磁场的屏蔽效应是不行的。这时必须从电磁场在导体中的透入深度来考虑。如2表示射向导体表面的情形。它在进入导体表面之后，在导体中产生一个高频的交流电流，这个电流也产生一个电磁波，这个波在导体内部与入射波的相位相反，同时电流的产生还导致场能的消耗，结果使得内部的电磁场基本上呈指数衰减。这就是屏蔽作用的来源。可用一个透入深度来表示衰减的程度。对于良导体，透入的深度与电磁波的频率、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，透入深度就越小。

下面列一个表格说明三种屏蔽的比较，列表中的铁氧体是一种电阻率和绝缘体一样，且磁导率和铁相近的物质。表中的正号表示可以屏蔽，负号表示不能起屏蔽作用。