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静电屏蔽专业解答(二)

2020.9.29
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

空腔导体内部电场为零,很容易从空腔导体上电荷受力为零得到证明。

当外部电场不是恒定电场而是交变电场时,空腔导体内部电场为零这个结论不复成立,因为空腔导体壳上电荷的重新分布需要时间,不可能立即达到平衡。但只要频率不是太高,空腔导体上电荷的重新分布所需要的时间就可以忽略,空腔导体内部电场为零这个结论依然近似成立。实际上,如果导体壳不是薄到纳米数量级,频率即使高到数十GHz,空腔导体内部电场仍然是非常小的。

图(02)中下划蓝色线的那一句“一个接地的空腔导体,空腔内的带电体对腔外的物体不会产生影响”,同样是仅在静电场情况下才成立。如果空腔内的带电体在运动,如图(03),带电体在作高速回转运动,则带电体的运动对空腔外有影响,同样是因为空腔导体上的电荷重新分布需要时间。但和下划红线部分一样,只要频率不是太高,内部带电体对空腔导体外没有影响这个结论依然近似成立。但需要注意:此结论仅在空腔导体接地时才成立,若空腔导体未接地,那么空腔导体内部带电体仍然会对外部产生影响,即使是在静电情况下。

图(03)

电子设备受到的干扰可以分成电场干扰、磁场干扰、电磁场干扰和传导干扰。本帖只谈谈电场干扰。

电场干扰是由于干扰源和受干扰电子设备某些电路之间存在分布电容,这些分布电容对初学者来说,因为无形,可能不易分辨。但此分布电容是必定存在的。

图(04)用两块导体板A1和A2表示干扰源S和受干扰设备R之间的分布电容,A1可能是干扰源中一根导线,A2可能是受干扰设备中电路板上一根导线或一个元件,A1和A2未必有图(04)中那么明显的体积。注意干扰源S和受干扰设备R具有公共点。

很明显,A1和A2构成一个电容器。如果按照电原理图的画法,可以画成图(05)那样的形式。

图(05)那样的形式,就可以看得很清楚。干扰信号经电容器C和电阻R分压,R上分得S信号电压的一部分。C越大,R越大,R上分到的电压就越大,反之则越小。对同样的C和R,频率越高,R上分得的电压越大。这正是高频电场干扰往往较强的原因。

从以上叙述看,受干扰设备输入端阻抗越低,也就是R越小,越不容易受到电场干扰。是不是这样呢?确实是这样的。电子设备输入阻抗越低,越不容易受到电场干扰。但是,低阻抗设备可能更容易受到磁场干扰。这是我们在生产中需要注意的。

如果我们在A1和A2之间插入一个导体板B,并把B联接到S和R的公共点。那么B和A1、A2构成的电路如图(07)所示。


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