三种电磁屏蔽的区别

中学物理　ｗ　１９　Ｎｏ　ｌ　２００１年１月　三种电磁屏蔽的区别　江苏省海门师范学校（２２６１００）　戚　益　电磁屏蔽一般可分为三类：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，而对屏蔽壳的要求和效　果也就很不相同　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．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才停止．对于变化很　慢（例如５０｝ｋ）的交流电而言，虽然周围的电场　在不断改变，但由于电场中的导体表面电荷仅　在１０　ｓ数量级时间内就完成重新分布，因此　导体上的电荷有足够长的时间来保证内部场强　为零，从而屏蔽低频（例如５０Ｈｚ）交流电的电　场，也可以归结到静电屏蔽一类中来．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，因此段有电流从人体中　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，在这时间内，人体上会有短暂的微弱　电场作用，只要作业者经受住了这一考验，就设　有多大困难了．静电屏蔽的特点是只考虑到对　静电场的屏蔽，封闭导体的屏蔽作用是完全的　（即内部场强可以达到真正等于零），对屏蔽壳　的厚度和电导率也无要求（即厚一点的和薄一　点的屏蔽壳，效果无差别；电导率低的和电导率　高的金属，效果也一样）只是在把低频交流电　场的屏蔽包括在静电屏蔽中时，还是希望屏蔽　壳的电导率高一点为好　二、静磁屏蔽　静磁屏蔽的目的是防止外界的静磁场和低　频电流的磁场进人到某个区域，这时必须用磁　性介质作外壳．静磁屏蔽依据的原理是：在外界　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　零．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台金来做屏蔽　壳，且壳的各个部分要尽量结合紧密，使磁路畅　通．　三、高频电磁场屏蔽　高频电磁场屏蔽的目的是防止外界的高频　电磁场进人到某个区域．由于电磁场的变化频　率很高（例如１０６Ｈｚ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　静平衡状态），因此必须用电磁渡在导体中的　“透人深度”来说明屏蔽的原理：当高频电磁波　射向一导体表面并进人表面后，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　新的电磁渡，新激发的电磁渡在导体内部与人　射的电磁波相位相反，同时导体内电流的产生　还导致人射波场能的消耗，结果使得导体内部　５９—　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００１年１月　Ｖｄ．１９　Ｎｏ．１　中学物理　的总电磁场基本上随深度呈指数衰减，可以用　“透人深度　来表示衰减的程度．对于良导体，　“透人深度”与人射电磁波的频率、电导率及磁　导率都有关系，频率越高，电导越大、磁导率越　大，“透人深度”就越小．像铝、铜、铁这样的金　属，１兆赫左右的电磁波在其中的“透人深度”　“所剩无几”了．因此手机（或ＢＰ机）车厢内仍　可使用，而收音机在车厢内一般只能收听到当　地的电台广播，不能收听外地广播．　下面列表说明三种屏蔽的比较（列入的铁　氧体是一种电阻率和绝缘体一样、磁导率和铁　相近的物质），其中正号表示能起屏蔽作用，负　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１兆赫的电磁波了．在电　子示波器中的示波管外面，总是用一个铁壳将　管子包裹起来。它既可屏蔽高额电磁场对电子　束的干扰，也可屏蔽电场和低额磁场对电子束　的干扰．电梯的蒙皮一般也由铁几乎是封闭式　地制成，能很好地起到屏蔽外界高额电磁场的　作用，使得电梯内的收音机、ＢＰ机、手机等几乎　接收不到外来的电磁波信号或难以与外界联　系　不过，手机（或ＢＰ）与收音机在铁制的火车　厢内的使用情况则有所不同．一方面，对于手机　（或ＢＰ机）来说，在全国绝大多数地区（对于ＢＰ　机，是一个地区）有许多发射电磁波信号的基　站所构成的网络与之联系，从而在全国（或一个　地区）该网络信号总的覆盖范围很广，每一只　手机（或ＢＰ机）在网络中任一个漫游地都覆盖　着强信号而能正常使用；对于收音机来说，一个　广播电台的发射塔一般只有一个，从而一个电　台信号总的覆盖范围是有限的，收音机接收到　的基本上是当地电台的强信号和附近或稍远地　区的较弱信号．另一方面，虽然车厢的蒙皮太部　分由铁制成，可起到一定的屏蔽作用，使各种电　磁波在铁皮内的“透人深度”都极小，但由于铁　皮根本不封闭，车厢上开有许多玻璃窗和缝隙　等，所以屏蔽的效果远不如封闭铁壳那么好：各　种电磁波照样可以透过这些窗户和缝隙进入到　车厢内．这样，像手机（或ＢＰ机）在漫游地的网　络信号、当地的广播电台信号等强信号，即使被　铁皮屏蔽掉一部分，也还能进人车厢并“保留”　有一定的强度；而其他地区相对较弱的电台信　号在被铁皮屏蔽掉一部分后即使进入车厢也　６０一　号表示不能起屏蔽作用．　（收稿日期：２０００—０９—１８）　ｌ太｝；阳｝ｌ风｝ｌ暴｝ｒ　　ｌ～ｉ　ｔ　一　：：　：．：　广西柳州铁路运输学枝（５４５００７）　魏道藩　２０００年，我们在报刊、广播、电视上经常看　到听到“太阳风暴”这一个词．　卜－）什么是“太阳风暴”　太阳活动每隔ｌ１年左右进入一个新的高　峰期，由于它的能量增加使得其自身活动加强，　会发射强大的电磁辐射（即电磁波，如紫外线、　ｘ射线）、高能粒子流（主要成分质子和少量重　离子）、等离子体流（主要由数量相等的电子和　质子组成）．一般把太阳向宇宙空间释放出由大　量带电粒子所形成的带电粒子流叫做“太阳风　暴”或“太阳风”．有人形象地比喻“太阳风暴”　是太阳发怒了或太阳像人一样打了个喷嚏．“太　阳风　分两种类型：每小时１５０万公里的低速　“太阳风　和每小时３００万公里的高速“太阳　风　（－１“太阳风暴”对人类有何影响＇　（１）当“太阳风暴”掠过地球时，会使地磁　场发生变化，引起地磁暴、电离层暴，并影响通