电磁场理论的应用

《电磁场理论的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电磁场理论的应用电磁场理论是工科电类专业的一门重要的技术基础课。它在物理电磁学的基础上，进一步研究了宏观电磁现象的基本规律和分析方法，是深入理解和分析工程实际中电磁问题所必须掌握的基本知识，很多实际工程问题只有通过电磁场才能揭示其本质。本部分内容收集了一些电磁场理论应用方面的典型例子，作为学习电磁场理论的参考和补充，藉以增加读者学习电磁场理论的积极性，并进一步了解应用电磁场理论分析、解决实际问题的方法和途径，培养和提高读者解决实际问题的能力。第一部分静电场的应用举例1、悬式瓷绝缘子和玻璃绝缘子的电场分布分析悬式瓷绝缘子

2、和玻璃绝缘子的电场分布时，可以将其近似认为是同心球极间电场，示意图如图1所示图1瓷或玻璃悬式绝缘子极间电场示意图处。由高斯定理可得同心球的电极间任一点的电场E=Q4πεr2，E的最大值在r1极间电压r2r1Q⎛14πε⎝r1−⎟故E=U(r1r2)2而Emax=U(r1r2)2=Ur2r1(r2−r1)U=∫Edr=⎜⎜1⎞r2⎟⎠r(r2−r1)r1(r2−r1)当r2一定时，改变r1可使Emax达到极小值，令dEmaxdr1=⎜⎟=0得r1=r2/2此时Emax=r22⎛r⎞⎝2

3、⎠Ur2=4Ur2如瓷绝缘子的临界电场强度为135kV/cm，已知r2=5cm，则允许的最大电压为Umax=Emaxr24=168.75kV2、电容式传感器电容量和极板面积、极板间的距离，以及极板间所充的介质有关，改变其中任何一项，就可以改变电容量。利用这个特性，可以构成“电容式传感器”，它可以把物理量的变化转化为电容两的变化。如果把这个电容器接在桥式电路中或是一个振荡电路中，就可以把电容的变化，转化成电量的变化。经过放大处理，可以实现对于原物理量的检测或控制。图2a、2b分别为改变面积和介质的电容传感器原理图

4、a改变面积图2电容式传感器的原理图b改变介质由图2a得Cx=εbxd，其灵敏度为dCxdx=εbd利用这个传感器，可以用来测量物体得位移。d⎛U(r1r2)⎞dr1⎜⎝r12(r2−r1)⎟⎠⎜r2−2⎟K=由图2b得CA=d1ε1ab+d2ε2CB=(l−a)bd1d2ε1ε1故C=CA+CB=⎜lbd1+d2⎜d2可见，变化量与电容量C有明确的关系。在实际应用中，为了提高传感器的灵敏度，常常做成差动式传感器。例如图3所示，为一变面积的差动式电容传感器，其中间为一动片，上下两个园筒是定片，当动

5、片上升时，C1增大C2减小，当动片下降时则相反，所以动片位置的变化转化成C1、C2的变化。若将其放于桥路中，就可以将电容的变化变换成电压的变化。图3差动式电容式传感器的原理图电容式传感器常常用于测量零件的尺寸、物位、位移的变化等等。3、静电技术应用任何事物都有两重性，给人们带来许多麻烦的静电能也能变害为利，它在静电分选、静电除尘、静电分离、静电植绒、静电纺纱、静电喷漆、静电复印等等方面大显身手。静电分选:是利用各种塑料不同的静电性能来进行分选的方法。利用静电进+1−1⎟⎛ε⎞⎜1+ald1+ε1⎟⎝⎜行分选，对于多种混杂

6、在一起的废旧塑料需通过多次分选。静电分选法特别适用于带极性的聚氯乙烯，分离纯度可达99%。物料经馈料系统均匀散布在接地转动电极光滑表面上，荷电的物料与接地转辊电极交换，两种不同静电性能不同的物料有差异。然后荷电的物料进入分选区，在静电力、重力、离心力等的合力下落。完成两种不同电性物料的分离。静电复印：现在静电复印得到广泛使用。静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝质圆柱体，表面镀一层半导体硒，叫做硒鼓。半导体硒有特殊的光电性质：没有光照射时是很好的绝缘体，能保持电荷；受到光的照射立即变成导体，将所带的电荷导走。复印

7、每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤，这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。充电:由电源使硒鼓表面带正电荷。曝光:利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上。硒鼓上字迹的像，是没有光照射的地方，保持着正电荷。其他地方受到了光线的照射，正电荷被导走。这样，在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像”。这个像我们看不到，所以称为潜像。显影:带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在“静电潜像”上，显出墨粉组成的字迹。转印:带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸带正电。带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带

8、负电的墨粉吸到白纸上。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温下熔化，浸入纸中，形成牢固的字迹。硒鼓则经过清除表面残留的墨粉和电荷，准备复印下一页材料。静电除尘，具有效率高的优点，现在很多空气净化器就是用静电能吸除空气中的很小的尘埃，使空气净化，静电在环境保护中能发挥重要作用。以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气