焦作教育学院学报一九九八年第二期总第二十期金属网的静电屏蔽效果刘文广摘要本文分析了金属网的静电屏蔽效果,指出了其屏蔽的安全范围。关健词金属网屏蔽安全范围一、问题的提出静电屏蔽现象在电工和电子技术方面有着广泛的应用!例如,为了使一些精密的电磁侧量仪器免遭外界电场的干扰,通常在仪器外面加上金属罩∀为了使高压电力设备不致于对周围环境造成危害,要将其置于接地的金属罩内等等。当然,所用的金属罩不一定要用金属薄片来做,用金属网来代替金属薄片同样可以达到静电屏蔽的效果!但显而易见,由于网孔的存在,在金属网附近是存在电场的,只是在距金属网较远的地方,电场强度才是很弱可视为零。那么,在离金属网多远的地方,网外的场与金属片外的场才是相同的,屏蔽才是安全的呢#、二问扭的分析,,由于金属网形状的不规则这个问题看起来似乎无从下手但我们可以用一个与实际情况基本相同的简化模型来进行分析,虽然它是一种近似,但得出的结果确能说明一定的问题。现假设金属网由处于同一平面内的等距平行金属线组成,金属线无限长,根数无限多,间距为∃,各根金属线的电势相等。我们先来考查网外远处的电场。因为从远处来看我们是无法辨认金属网上的一根根金属线的,所以从远处来看的等势面是与金属网平面相平行的一系列平面,因此激发场的源就可以认为是均匀带电的无限大平面。从近处来看!随着与金属网的接近,金属线就依稀可见,因此就会觉察到电势的起伏,而且愈靠近金属网,电势的起伏就会愈大若以平行网面垂直金属线方向为%轴,平行金属线方向为&轴,垂直网面方向为∋,轴如右图所示则电势沿%轴的变化是,∃。已周期性的周期为金属线的向距因为产户、、、∋产(尹尹、((户尹假设金属线为无限长,因此电势与&方向无“。。电沿∋向要户一”、一一“、、一,、沪关但是势轴方逐渐变化厂一铲一、、,)我们知道任何周期性变化的量都可以,用余弦函数来表示因此可令空间各点的电、·、、“,!。、、、、户二口!一扩乙’尹!口!、,!、护!!、势分布有如下形式−%∗+−阮为,01成%艺∋./气(。—归!!匆卜刊刘文广金属网的静电屏蔽效果假如上式是正确的电势分布函数,则它在金属线上方的区域内应满足拉普拉斯方程。、!。、。一(曰二曰22育36‘宁+口4口5把7式代入6式,得−%;扭几∋、标甘。既玩−%,∋89:十‘一呀嘴‘‘<<=+扩∃/公∃上式可化成如下形式—;叭>冗、6凡二/?时扩其特征方程为耘价户一+<扩>方程>有两个不相等的实根6扛−6犯−51+一几+∃∃所以方程?的通解为——一·冷。∀半≅8Α平,∃如令而+6兀−几+8Α一病十86产,,!,,,当∋司时设,−+阮则8≅8二+‘当∋,89时砂(加但从物理意义上来讲8广,!∋)‘应为有限值因此8,+。,8+Β−所以方程?的特解为瓦+人已一也上式表明,电势中的−次谐波项一兀−%6兀−%6虎’Χ89:+Β−Α℃<=∃依指数规律下降!对于二7的基波,在金属线处,即∋司处—‘:鱼竺二互1枷∃枷一∃而在距金属线之距为∃处,即卜∃处一,汹:互圣一心一知目户还∃一∃即电势波动的幅值从∋二∃处来看和月处相比已降低了Α”“倍,而且离金属线越远下降越快!由此可见,只要在金属网上方离金属网平面为数倍∃处,沿%方向来看,电势就非常均匀了!下转第ΔΕ页焦作教育学院学报一九九八年第二期总第二十期ΦΓΦΗΙϑ丫,Δ∀ΚΙΔ/二占/图五图六今考文献!工黄昆韩汝琦改编固体物理学高等教育出版社7ΗΕΕ年!6吴代明固体物理学吉林大学出版社7ΗΕΔ年!?吕世骥范印哲固体物理教程北京大学出版社7ΗΗ<年作者简介禹沛男焦作教育学院科研处讲师资任幼辑刘文广上接第Δ?页三、结束语由上述分析可以看到,在离金属网为线距几倍远处,金属网的作用就相当于金属片了!在这些地方,金属网的屏蔽效果就可以认为是完全的,只有在离金属网的距离几乎等于网孔。的地方才不安全金属网孔越大,不安全的范围相对就越大!参考文献!7赵凯华等电磁学高等教育出版社7ΗΕ年!6徐游电磁学江苏科学技术出版社7ΗΕΗ年!?王永成数学物理方程北京师范大学出版社7ΗΗ?年作者简介刘文广男焦作教育学院物理系主任副教授斑任幼辑尚晓星