浅谈电磁场的基本屏蔽

　　摘 要：随着社会的高速发展，涌现了一大批的电子设备，让我们的生活更加便利和丰富。但电子设备运行的同时所产生的电磁辐射以及设备之间电磁辐射的相互干扰给我们带来了很多的不便。怎么样才能预防电子设备受到干扰，又能预防其产生干扰，使我们更加的注重了这类问题。本文主要介绍电场，磁场，电磁场屏蔽的原理，方便理解屏蔽的含义和意义，指示电子设备有效高效地运行。

　　关键词：电场；磁场；电磁场；屏蔽原理；效果

　　由于条件的差异，电磁场的屏蔽基本可以分成三类：分别是静电屏蔽，静磁屏蔽，高频电磁场屏蔽。上述屏蔽的共同目的就是保护某个区域，防止此区域受到来自外界的电磁场的干扰。所以要选用不用的材料来进行屏蔽，使屏蔽更加有效，做到有的放矢。

　　1 静电屏蔽内容及方法

　　静电屏蔽的作用就是保护特定区域，预防外界静电场的进入。对于我们经常见到的交流电来说，交流电周围所激发的电场和静电场几乎差不了多少，区别就是电荷分布是以一种周期形式发生着变化。所以也可以把频率较低的交流电产生的电场等同到静电屏蔽，虽然通常静电屏蔽在对导体外壳的厚度和电导率的要求不是很特殊，但低频交流电激发的电场，就要选用电导率较高的屏蔽外壳。

　　静电屏蔽可以分为两类，分别是外屏蔽和全屏蔽。一个空腔的导体内没有电荷，其在外电场中处于静电平衡，空腔内唱腔总是等于零的，所以外电场不会对空腔导体内的电场产生影响。如果有电荷置于空腔导体的内部，导体内壁将产生等量的异种电荷，而导体的外表面将产生等量的同种电荷，这样内部的电荷将对导体外面的电场产生了影响。这种情况下，空腔导体对外电场产生了屏蔽作用，而对内部的带点元素对外面电场的影响没有屏蔽作用，就叫做外屏蔽。如图（a），带点导体A将会在导体B上感应出等量的异号电荷。图（b）方式，将金属球包裹的导体A接地，则导体B仍然会受到因A导体导致的电场干扰。图（c）所示，空腔导体外壳接地时，纵然里面有带电元素，内表面的带电量于带点元素的电荷量的代数和为零，而此时外表面感应出来的电荷流向了大地，这是外面就无法干扰空腔内的部分，内部带电元素对壳外的电场干扰也得以驱除，这种屏蔽方法就是全屏蔽。

　　现实生活中我们会经常采用全屏蔽方法来屏蔽电场，当然全封闭的金属外壳也不是必须的，我们可以选用网状的金属代替它以同样达到静电屏蔽的作用。就像我们在身边可以常见的电力设备安装的金属网，很多一些电子设备会采用金属外壳（外壳接地）等。

　　2 高频电磁场屏蔽内容及方法

　　由能量角度，电磁波在导电介质中传播会伴随着能量的消耗，所以电磁波在导体中透入的深度就必须要考虑。电磁波透入的深度和它的频率和导体的磁导率、电导率有关系，频率大，磁导率大、电导率大透入的深度就小。当电磁场的频率很高的时候，高频率电磁波只能透入到导体表面，会在其表面形成高频率交变的电流，我们称这种现象为趋肤效应。而这种涡流就可以起到屏蔽的作用。此外，屏蔽体是否接地不会影响屏蔽效果，由于屏蔽电场时需要接地，所以如果接地，就同时具备屏蔽电场和高频率磁场的作用。

　　由法拉第电磁感应定律，闭合回路产生的感应电动势等于穿过该回路磁通量的变化率。感应由楞次定律，感应电动势产生的感应电流会阻碍原来磁通的变化，即会产生反磁场。如图（a），假设选择的金属板为产生感生电势的载体为良导体，那么感应电流阻碍基本等同短路而产生的涡流，其反磁场将抵挡原磁场。如图（b），使得右侧的金属板的空间得有有效屏蔽。

　　3 静磁屏蔽内容及方法

　　静磁屏蔽是为了把外界的静磁场和频率较低的电流的磁场给屏蔽掉，就要用磁性的介质来作为外壳。

　　如图，用铁磁材料制作的屏蔽壳与空腔可以看做是两个磁阻并联。因为屏蔽壳的磁阻远小于空腔磁阻，所以外界磁感线大都消耗在了屏蔽壳上，屏蔽壳内部的磁场强度B为零，为了是屏蔽效果更强，通常使用更厚屏蔽壳或者是采用多层的屏蔽壳。但是考虑到重量和体积，基本上都是用坡莫合金材料的屏蔽壳。制作规格要保证屏蔽壳尽可能紧密而保证磁路顺畅。磁屏蔽不等同电屏蔽，不会要求屏蔽壳接地，但要求金属材料有较高的磁导率。

　　实验室中常用的试验器械为了防止电磁干扰都会加装磁屏蔽壳，如显像管，示波器等。

　　4 总结语

　　信息技术高速发达的今天，电子技术无处不在，电磁信号的干扰也无可避免，我们只有在论文格式掌握各种场的屏蔽机理的条件下，才能更加高效的抑制外来场的干扰或是避免自身场干扰其他电子设备。

　　参考文献

　　[1]马文蔚，改变，物理学：上册[M].北京：高等教育出版社

　　[2]电磁干扰与电磁兼容技术 王庆斌等编著 机械工业出版社

　　[3]电子设备防干扰原理与技术 周旭编著 国防工业出版社