금속 그릴에도 정전기 차폐 효과가 있는 이유는 무엇인가요?
정전기 차폐의 원리는 다음과 같습니다.
공동 도체 외부에 전하 Q가 있다고 가정합니다(폐쇄된 도체에 대해 먼저 논의). 공동 도체의 외부 표면에 유도가 발생합니다. 공동 내부의 유도 전하에 의해 생성된 전기장과 공동 내부의 Q에 의해 생성된 전기장은 서로 상쇄되어 공동 내부의 전기장 강도는 다음과 같습니다. 0.
금속 메쉬 커버에 대해 다시 논의해 보겠습니다. 메쉬 커버에는 말씀하신 빈 부분이 있지만 이는 금속 메쉬 커버 외부의 전기장에 영향을 미치지 않습니다. 금속 메쉬 커버도 유도 전하의 전기장에 의해 상쇄됩니다.
정전기 차폐 원리
(1) 도체가 전기장이 있는 외부 전기장에 배치되는 경우 강도 E, 도체의 자유 전자는 전계력의 작용으로 전계의 반대 방향으로 이동합니다. 이와 같이 도체의 음전하가 한쪽에 분포하고, 반대쪽에는 양전하가 분포하는 것이 정전기 유도 현상이다. 도체 내 전하의 재분배로 인해 이러한 전하는 외부 전기장과 반대 방향으로 또 다른 전기장을 형성하며 전계 강도는 E 이내입니다. 전계 강도 중첩의 원리에 따르면 도체 내부의 전계 강도는 외부 E와 내부 E의 중첩과 같습니다. 반대쪽 전기장이 중첩되어 서로 상쇄되면 도체 내부의 전체 전계 강도는 도체는 0입니다. 도체 내부의 전체 전기장 강도가 0이면 도체의 자유 전자는 더 이상 방향으로 움직이지 않습니다. 물리학에서는 도체에서 전하의 움직임이 없는 상태를 정전기적 평형이라고 합니다. 정전기 평형 상태에 있는 도체의 경우 내부 전계 강도는 모든 곳에서 0입니다. 정전기적 평형 상태에 있는 도체의 경우 전하는 도체의 외부 표면에만 분포되어 있다고 추론할 수 있습니다. 이 도체가 속이 비어 있으면 정전기적 평형에 도달할 때 내부에 전기장이 없습니다. 이러한 방식으로 도체의 외부 껍질은 외부 전기장의 영향으로부터 내부를 "보호"합니다. 이 현상을 정전기 차폐라고 합니다.
(2) 패러데이는 한때 전기 충격을 받을 위험을 무릅쓰고 세계적으로 유명한 실험인 패러데이 새장 실험을 수행했습니다. 패러데이는 금속 케이지에 몸을 가두었지만 케이지 외부에서 강력한 정전기 방전이 발생했지만 아무 일도 일어나지 않았습니다.
(3) 정전기 차폐: 기기 및 장비에 대한 외부 전기장의 영향을 피하거나 전기 장비의 전기장이 외부 세계에 미치는 영향을 피하기 위해 공동 도체 외부 전기장을 차폐하여 내부가 손상되지 않도록 하는 것입니다. 전기 장비에 영향을 주지 않으며 외부 세계에도 영향을 주지 않습니다. 이를 정전기 차폐라고 합니다. 접지되지 않은 캐비티 도체가 있는 실드는 외부 실드이고, 접지된 캐비티 도체가 있는 실드는 내부 실드입니다.
(4) 정전기적 평형 상태에서는 속이 빈 도체이든 고체 도체이든 상관없이 도체 자체가 얼마나 전하를 띠고 있는지 또는 도체가 외부 전기장에 있는지 여부에 관계없이 다음을 수행해야 합니다. 등전위체이고 내부 전계 강도가 0이며 이는 정전기 차폐의 이론적 기초입니다.
(5) 쿨롱의 법칙을 간접적으로 검증합니다. 가우스의 정리는 쿨롱의 법칙에서 도출될 수 있습니다. 쿨롱의 법칙에서 역제곱 지수가 2와 같지 않으면 가우스의 정리는 도출될 수 없습니다. 반대로 가우스의 정리가 증명되면 쿨롱의 법칙이 옳다는 것이 증명됩니다. 가우스의 정리에 따르면, 절연 금속 구형 껍질 내부의 전계 강도는 0이어야 하며, 이는 또한 정전기 차폐의 결론이기도 합니다. 차폐 쉘의 충전 여부를 감지하기 위해 장비를 사용하고 측정 결과를 기반으로 분석하면 가우스 정리의 정확성을 결정할 수 있으며 이는 쿨롱 법칙의 정확성도 확인합니다. 가장 최근의 실험 결과는 1971년 Williams et al.에 의해 완성되었으며, 공식에서
F=q1q2/r2±δ, δ<(2.7±3.1)×10-16,
(6) 이 단계에서 달성할 수 있는 실험 정확도 내에서 쿨롱 법칙의 역제곱 관계가 엄격하게 확립되어 있음을 알 수 있습니다. 실제적인 적용의 관점에서 볼 때, 우리는 그것이 옳다고 생각할 수 있습니다.
(7) 가교된 고분자에서 고분자 사슬의 측기는 가교로 인해 분자 내부에 고정되고 측기 그룹에 해당하는 반대 이온은 용매 분자를 따라갑니다. 확산 효과로 인해 농도가 계속 감소하여 겔의 내부 전하 밀도가 증가합니다. 겔 분자는 정전기적 반발력으로 인해 겔 부피를 증가시키며, 육안으로 나타나는 현상은 겔의 팽윤입니다. 염분 농도가 높으면 용액 내 반대 이온(예: Na)의 농도가 높습니다. 가교된 고분자가 염 농도가 높은 용액에 용해되면, 반대 이온은 용매 분자의 확산으로 인해 겔 분자 안으로 확산됩니다. 이러한 반대 이온은 고분자 분자의 측기와 결합하여 내부를 보호합니다. 전하 반발력으로 인해 고분자 분자의 팽윤 정도가 감소합니다.
이 현상을 전하 스크리닝이라고 합니다
(8) 외부 전기장이 교류 전기장인 경우 정전기 스크리닝 조건이 더 이상 참이 아니라는 점에 유의해야 합니다.
목적
(1) 정전기 차폐에는 두 가지 의미가 있습니다. 하나는 실용적인 의미입니다. 차폐는 금속 도체 쉘의 기기나 작업 환경이 외부 전기장에 의해 영향을 받는 것을 방지하고 외부 전기장에 영향을 주지 않는다는 것입니다. 간섭을 피하기 위해 일부 전자 장치 또는 측정 장비는 접지된 금속 커버 또는 실내 고전압 장비 커버의 조밀한 금속 메쉬 커버, 전자 튜브용 금속 튜브 쉘과 같은 정전기 차폐를 구현해야 합니다. 또 다른 예로는 전파 정류 또는 브리지 정류 기능이 있는 전력 변압기가 있습니다. 금속 시트는 1차 권선과 2차 권선 사이를 감싸거나 에나멜 처리된 와이어 층을 감아 차폐 효과를 얻습니다. 고전압 활선 작업에서 작업자는 인체를 보호하고 보호할 수 있는 금속선이나 전도성 섬유로 짠 전압 균등화 슈트를 착용합니다. 정전기 실험에서는 지구 근처에 약 100V/m의 수직 전기장이 있습니다. 전자에 대한 이 전기장의 영향을 배제하고 중력의 영향 하에서만 전자의 이동을 연구하려면 eE<10-10V/m가 확립되어야 합니다. 이것은 정전기장이 거의 없는 "정전기 진공"일 뿐입니다. 이는 진공 청소에 유용합니다. 이는 캐비티가 정전기로 차폐된 경우에만 가능합니다. 실제로 밀폐된 도체 공동을 통한 정전기 차폐는 매우 효과적입니다.