индукции. Однако, как будет видно ниже, на высоких частотах одновременно с экранированием магнитного поля происходит экранирование электрического поля, что определяет единый процесс электромагнитного экранирования. Представляется целесообразным рассмотреть сущность экранирования применительно к низким и высоким частотам раздельно.

Электростатическое экранирование. Если в электростатическое поле внести проводник, то в результате поляризации электроны в нем начнут перемещаться в сторону положительно заряженной пластины и иа части проводника, обращенной к этой пластине, возникнет отрицательный потенциал, а противоположная часть поверхности проводника окажется заряженной положительно. Положительная и отрицательная части проводника создают свое собственное вторичное поле, которое равно внешнему и имеет направление, противоположное ему. Следовательно, внешнее поле и поле, созданное проводником, компенсируют друг друга во всех точках внутри тела и на поверхности проводника. Этим и объясняется распределение зарядов только на поверхности проводника. Внутри проводника поле отсутствует. Так упрощенно выглядит один из примеров явления электростатической индукции. Явлением электростатической индукции пользуются для осуществления электростатического экранирования. В самом деле, поскольку всюду внутри металлического тела поле равно нулю, то достаточно поместить в его внутренней полости устройство, подверженное влиянию электростатического поля и тем самым исключить влияние поля на это устройство.

Допустим теперь, что заряд +q помещен в центре сферической металлической оболочки. На внутренней поверхности оболочки возникают заряды -q, а на внешней--\-q, и экран окажется, таким образом, неэффективным. Однако если теперь подключить металлическую оболочку к земле (к корпусу), то это приведет к тому, что заряды, находящиеся иа внешней поверхности оболочки, стекут на корпус, так как он обладает очень большой емкостью, вне оболочки поле окажется равным нулю. Таким образом, электростатическое экранирование по существу сводится к замыканию электростатического поля на поверхность металлического экрана и отводу электрических зарядов в землю (на корпус прибора)-

Заземление электростатического экрана, как видно, является необходимым элементом, вытекающим из сущности электростатического экранирования. Без заземления электростатический экран почти полностью теряет свою эффективность. Обращает на себя внимание то, что при наличии зарядов как на внутренней, так и внешней поверхностях экрана поле внутри экрана определяется только внутренними зарядами и совершенно не зависит от внешних. Однако обратное.утверждение было бы неправильным, ибо находящиеся внутри экрана заряды создают поле и вне экрана. Физически это явление обусловлено появлением индуцированных зарядов на внешней поверхности, влияние которых может быть нейтрализовано отводом их в землю. Следовательно, с помощью заземления электростатического экрана можно добиться взаимного экранирования как внутреннего пространства экрана от внешнего поля, так и внешнего пространства от внутреннего поля.

Если металлический экран полностью компенсирует влияние электростатического поля, то использованием диэлектрических экранов можно ослабить поле в Sr раз, где бг - относительная диэлектрическая проницаемость материала, так как из поля свободных зарядов вычитается поле поляризационно-связанных зарядов.

Поместим в поле двух параллельных металлических пластин диэлектрик. Под влиянием сил электростатического поля диэлектрик поляризуется: нейтральные в электрическом отношении молекулы диэлектрика превращаются в электрические диполи, а диполи, уже имеющиеся в диэлектрике, поворачиваются осями в направлении действия спл поля, образуя на боковых поверхностях электрические заряды. При этом на одной стороне диэлектрика образуется поверхностный отрицательный заряд, а на второй - положительный. Эти связан ные электрические заряды диэлектрика создают в нем собственное поле, направленное навстречу внешнему, что приводит к уменьшению результирующего электростатического поля в диэлектрике. Чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика, тем больше величина его связанных электрических зарядов и тем слабее в нем результирующее электростатическое поле. Следовательно, устройство, подверженное влиянию электростатического поля, целесообразно размещать в самом диэлектрике, например в спирте (ег=26), в трансформаторном

масле (бг=2,2) или в дистиллированной воде (6-81), а при использовании твердых диэлектриков последний должен плотно прилегать к экранируемому устройству.

Электростатические экраны изготавливаются из материалов с высокой проводимостью, хотя во многих случаях применяют материалы, обладающие достаточной прочностью и высокими антикоррозийными свойствами, но меньшей проводимостью. Чаще всего экраны представляют собой замкнутые объемы, металлические перегородки, соединенные с корпусом (шасси) прибора. Применение сеточных, перфорированных или других неоднородных материалов не обеспечивает полного электростатического экранирования, ибо при этом часть силовых линий поля проникает в экранированное пространство.

Если источник ЭДС является переменным (рис. 1.6), то заряды на теле А будут изменяться, а следовательно, будут изменяться и заряды распределенные на внутренней поверхности экрана, которые в каждый момент времени будут стремиться иметь такую полярность чтобы компенсировать поле тела Л. В результате этих изменений по экрану потечет переменный ток. Компенсация поля в данном случае не может быть полной, так как в результате появления тока в стенках экрана на них падает напряжение. Поэто.му эффективность экранирования электрического поля оказывается зависимой как от толщины стенок, так и от проводимости материала экрана. С увеличением толщины и проводимости материала экрана остаточное поле за пределами экрана уменьшится, так как уменьшится падение напряжения на его стенках и одновременно возрастает эффективность экранирования.

Применительно к квазистатическому экрану практически при некоторых расстояниях между ним и источником можно пренебречь запаздыванием в изменениях поля и пользоваться законами для постоянных полей. В частности, при расстояниях менее 10 см результаты анализа постоянных полей пригодны и для частот не более 300 МГц. Экранирование электрических полей

?--75§ . ЪЪ

Рис. 1.6. Принцип

электростатического зкранироваНИЯ.