Принципы экранирования электрического поля

В общем случае (рис.8.5), когда точка В связана с точкой А паразитным ёмкостным сопротивлением х_пар, наведенное напряжение в точке В будет равно

В частном случае (рис.8.6), когда Z_В представляет собой резонансный контур, настроенный на частоту источника наводки Е_н модуль наведенного напряжения равен

,

где С – емкость и d_э – эквивалентное затухание контура.

В другом частном случае (рис.8.11), когда точка А связана с точкой В паразитной емкостью С_пар, а точка В с шасси (корпусом) – емкостью С_В, напряжение, наводимое в точке В при отсутствии экрана, равно

Рис.8.11.Напряжение, наводимое в точке В при отсутствии экрана.

Полученное выражение соответствует работе емкостного делителя напряжения, состоящего из емкостей С_пар и С_В. Для снижения полученного напряжения U_Н необходимо увеличить С_В и уменьшить С_пар.

Поместим между точками А и В экранирующий металлический лист (рисунок 8.12), тогда емкость С_пар разделится на две последовательно соединенные емкости С₁ и С₂, к которым присоединена остаточная емкость С^/_пар. Между корпусом и экраном образуется емкость С₃. Пренебрегая емкостью С^/_пар, искомое напряжение U_Н находим

напряжение на экране U_Э будет равно

Подставляя второе выражение в первое, окончательно напряжение в точке после установки экрана сделается равным

** *

Сравнивая выражения для U_Н до (*) и после (**) установки экрана, можно получить разные результаты, а именно:

а) если экран установлен так, что его емкость относительно корпуса мала, т. е. если С₁ значительно больше С₃, то напряжение на экране будет примерно равно напряжению в точке А. В результате, так как емкость С₂ всегда больше С_пар, напряжение U_Н после установки экрана будет выше, чем до установки, и экран оказывается не полезным, а вредным;

б) если экран установлен так что емкость его С₃относительно корпуса прибора велика, то напряжение при наличии экрана будет меньше, чем без него. Таким образом, с увеличением C₃ экранирование становится более эффективным.

Беспредельное увеличение С₃ равносильно короткому замыканию между экраном и корпусом (рисунок 8.13).

Напряжение U_н в этом случае окажется равным нулю, если пренебречь С^/_пар . В действительности напряжение U_н не будет равно нулю, но его величина определяемая из соотношения

оказывается значительно меньше величины U_В до установки экрана, т.к. С^/_пар значительно меньше С_пар .

Из изложенных физических явлений, которые лежат в основе экранирования электрического поля, можно сделать следующие практические выводы.

1. Для экранирования электрического поля следует применять металлические перегородки и кожухи, соединенные с корпусом (шасси) прибора.

2. От качества присоединения экрана к корпусу прибора существенным образом зависит его экранирующее действие. Особенно важно не иметь длинных соединительных проводов между экраном и корпусом. Индуктивное сопротивление такого проводника (рисунок 8.14), возрастающее с повышением частоты, по своему влиянию эквивалентно уменьшению емкости С₃ на рисунке 8.13 . На коротковолновом и ультракоротковолновом диапазонах соединительные провода длиной в несколько сантиметров могут резко ухудшить экранирование прибора.

3. Узкие щели и отверстия в металлической перегородке не ухудшают экранирования поля, если они малы по сравнению с длиной волны. Происходит это потому, что щели и отверстия лишь незначительно изменяют показанные на рисунке 8.12 емкости С_пар , С₂ и С_В , определяющие наведенное напряжение в точке В.

4. Эффективность экранирование электрического поля не зависит от толщины экрана. Причиной этого является незначительная величина токов, текущих по экрану. Как видно из рисунка 8.13, величина токов, текущих по цепи АЭК, определяется сопротивлением емкости С₁ , которое при хорошо выполненном присоединении экрана к корпусу прибора несравненно выше сопротивления экрана и корпуса, имеющих сравнительно большую поверхность.