Экранирование в переменном магнитном поле

Явление затухания электромагнитной волны в поверхностном слое металла используется для экранировки в переменном электромагнитном поле.

Электромагнитные экраны представляют собой полые цилиндрические, сферические или прямоугольные оболочки, внутрь которых помещается экранируемое устройство (например, катушка индуктивности, измерительный прибор и т.п.).

Экран выполняет две функции:

· защищает устройство, заключенное в экран, от влияния внешнего по отношению к экрану электромагнитного поля.

· защищает внешнее по отношению к экрану пространство от электромагнитного поля, создаваемого устройством, заключенным в экран.

Поскольку на расстоянии, равном длине волны в металле, электромагнитная волна почти полностью затухает, то для хорошей экранировки толщина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле.

Сравним принципы экранирования в электростатическом, в магнитном и электромагнитном полях.

Электростатическое экранирование основано на компенсации внешнего поля полем зарядов, выявившихся на стенках экрана вследствие электростатической индукции.

Толщина стенок экрана при электростатическом экранировании в отличие от экранирования в магнитном и электромагнитном полях может быть сколь угодно малой.

Экранирование в магнитном поле постоянного тока основано, грубо говоря, на том, что силовые линии магнитного поля преимущественно проходят по участкам с меньшим магнитным сопротивлением (по стенкам экрана).

Экранирование в электромагнитном поле основано на том, что электромагнитная волна, проникающая в стенки экрана, быстро затухает, расходуя энергию на покрытие потерь, обусловленных вихревыми токами в стенках экрана.

Вопросы для самопроверки

Какова скорость распространения электромагнитной волны в диэлектрике?

Какова скорость распространения электромагнитной волны в проводящей среде?

Какой угол в пространстве составляют векторы и падающей волны и на какой угол смещены во времени их мгновенные значения?

От чего зависит волновое сопротивление в диэлектрике?

Во сколько раз модуль вектора падающей волны на поверхности больше, чем модуль вектора на глубине проникновения.

В чем заключается магнитный поверхностный эффект?

Сформулируйте понятие электрического поверхностного эффекта.

Каково соотношение активных сопротивлений с учетом и без учета поверхностного эффекта?

В чем различие между магнитным и электрическим поверхностными эффектами?

В чем заключается эффект близости?

Какой экран лучше экранирует в переменном поле — медный или алюминиевый (при прочих равных условиях)?

На чем основан эффект экранирования в переменном электромагнитном поле?

Приложение 1.

Выражения градиента, дивергенции, ротора и лапласиана в различных системах координат

	Системы координат
Декартова	Цилиндрическая	Сферическая

Операции векторной алгебры	Системы координат
Декартова	Цилиндрическая	Сферическая

Литература

1. Теоретические основы электротехники; В 3 т. Учебник для ВУЗов. Том 3. /К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. — СПб.: Питер. 2003, 377с.

2. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. — М.: Гардарики, 2001, 317с.

3. Фёдоров В.Н. Компьютерный практикум по теории поля. ―Псков: Издательство ППИ, 2009, 24с.

4. Сборник задач по теоретическим основам электротехники; В 2 т. Том 2. ―Электрические цепи с распределенными параметрами. Электромагнитное поле. Учебное пособие для вузов. Под редакцией чл. Корр. РАН П.А. Бутырина. ― Москва: Издательский дом МЭИ, 2012, 570 с.