带电导体表面任一面元处的场强

有一带电导体,设其面元处电荷面密度为σ,则它所在处的场强为 E1= 而不是 .有的人在计算导体表面面元受力的问题时,把答案写 错误就出在将 中的E1误认为等于 了.为什么 所在处的场强为 呢?关键是在求场强时应该将 本身除去,而计算其它电荷在该面无处所产生的场强.见图,用E S表示带电面元△S所产生的场强.在它的附近,可将它视为无限大带电面,其场强垂直表面,大小为 .在导体外,极靠近导体表面附近,有E=E1 (n为导体表面法线方向的单位矢).由此即可得出 ,方向垂直导体表面向外.在导体内部,E1与E△S的合场强为零,由此亦可得出E1 方向与 相…     

基于Matlab求带电无规则平面激发的场强

提出一种借助摄影技术,运用信息技术计算复杂无规则有限电荷面激发场强的方法。该方法借助Matlab的Image函数的读图功能分别读取电荷面图像信息数并将之转换成二维矩阵数字。用电荷面图像的像素点代表电荷面的面元,根据电荷在空间产生的场强理论,通过计算机识别和计算来实现对电荷面所在空间某点场强的求解,算例表明该方法得到的结果与理论计算结果相对误差很小。     

正多边形带电框、带电面轴线上的场强分布

场强积分是计算带电体场强分布的基本方法，通用教材上介绍了简单形状带电体（如均匀带电直线、圆环及圆面）场强的计算．但对于一般对称性的带电体情形并未提及．本文拟给出正多边形框及正多边形面轴线上的场强分布，并讨论了若干极限情形。取得了预期的结果．     

介质壁加速器高梯度绝缘子研制

与普通绝缘子相比,高梯度绝缘子(HGI)的金属层与绝缘介质层交替排列结构可以抑制真空沿面闪络过程,从而提高沿面闪络场强。使用不同绝缘介质材料和金属材料采用不同加工制备工艺制备的HGI样品其沿面闪络场强差别较大。对所制备的绝缘介质层分别为聚酰亚胺、交联聚苯乙烯和尼龙,金属层为不锈钢箔,形状分别为圆柱与圆环型的HGI样品进行了真空沿面耐压测试,并对相同尺寸的纯绝缘介质样品进行了对照实验,得到了不同材料不同制备工艺HGI样品的耐压性能差异。结合样品表面显微照片观察得到的样品表面状况,分析了影响样品沿面闪络场强的因素。     

再论静电场中场强与等位面曲率的关系

文献[1]已对静电场中场强的量值与等位面曲率的关系作过研究,并对所得到的微分方程的近似解作了初步的讨论.本文进一步研究了这个问题的近似解,并对其应用作了更具体的说明. 一、静电场中场强与等位面曲 率的关系式的近似解 已知静电场中等位面曲率与场强沿电力线方向的变化率之间的关系式为 dE/dn 2H(n)E=0.(1)在条件E｜n=0=E0下求解,可得到沿电力线场强量值的大小.其中,E是沿电力线通过等位面S的交点处场强的大小,而E0是在参考等位面S0上的电力线出发点的电场量值,如图1所示.H是等位面S在计算量值E处的平均曲率.(1)式的一般解是 我们…     

电荷投影法在研究无限长导体薄板电荷分布规律中的应用

利用无限长均匀带电圆柱面的电荷分布规律和无限长带电直线的场强公式,采用电荷投影法推导了有限宽无限长带电导体的面电荷分布规律.根据电势叠加原理推导了电势积分式,利用场强与电势之间的关系推导了电场强度两个分量的积分式.将公式无量纲化,通过数值积分计算了电势和场强的分量之值.通过作图,显示了有限宽无限长带电导体薄板的电势和场强,画出了二维等势线和电场线,充分显示了场强的分布规律.     

聚焦条件下的高斯波束矩形口径天线近场分析

 采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析,得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式,并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区,聚焦位置离轴向越近,其场强越强,且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大;反之,聚焦位置离轴向越远,其近场场强与近场增益越小。因此,通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标,从而提高天线系统的有效作用距离。     

纳秒脉冲下高气压SF6中同轴绝缘子沿面闪络影响因素实验研究

研究纳秒脉冲下的绝缘子沿面闪络影响因素对电磁脉冲模拟装置绝缘结构设计具有重要的借鉴意义。通过搭建绝缘子沿面闪络实验平台,实验研究了在0.5 MPa的SF6气体中,脉冲电压波形、绝缘材料和绝缘子沿面场强分布对绝缘子沿面闪络电压的影响。结果表明：绝缘子的闪络电压具有随着脉冲前沿时间减小而增加的趋势;相较于脉冲电压全波,绝缘子在脉冲电压前沿波形耐受下闪络电压较高;聚酰亚胺材料的绝缘性能最好;通过降低绝缘子沿面最大场强,改善电场分布可以有效地提高绝缘子的闪络电压。     

任意形状带电导体表面的场强

 一、导体表面的实际场强静电平衡状态下任意形状带电导体的电荷一定分布在导体表面,实际的电荷层厚度不可能为零。带电导体表面的场强,是对电荷层外表面而言的。用高斯定理求解导体表面的场强时,要么承认电荷层有厚度,考察点可以贴着导体表面,也可以在导体外并无限接近表面;要么把电荷层当作厚度为零的面电荷,则考察点必须在导体外并无限接近导体表面。这两种思维方式都是为了过考察点做平行于表面的高斯面时,把考察点附近区域的电荷置于高斯面内,二者对求解导体表面的实际场强是等价的。当考察点处电荷面密度为σ,可得该处表面场强大小E=σε0,方向垂直于该处的表面(σ电性为正时向外,为负时向内)。     

多脉冲加载下材料的绝缘特性

利用多脉冲实验平台分别对尼龙与交联聚苯乙烯两种绝缘材料在单脉冲与三脉冲两种不同加载条件下的绝缘特性差异进行初步研究,得到了两种绝缘材料在不同加载条件下沿面闪络场强的统计平均值,结合实验现象对所得实验结果做出了初步分析。通过进行单脉冲与三脉冲加载条件下材料沿面闪络场强的对比实验,为新型绝缘器件设计中相关参数的确定提供了实验依据。     

环氧树脂的等离子体表面梯度刻蚀及沿面闪络性能研究

结合等离子体表面刻蚀方法与梯度改性方法,实现了氧化铝/环氧树脂表面的等离子体梯度刻蚀。利用扫描电子显微镜(SEM)、表面轮廓仪、X射线光电子能谱分析(XPS)、高阻计、闪络电压和表面电位测试系统,对比了未处理、等离子体均匀刻蚀、等离子体梯度刻蚀三种情况的样片表面形貌、化学元素和电气参数,研究了等离子体梯度刻蚀对沿面闪络性能的提升机理。结果表明,等离子体表面刻蚀可提升环氧树脂表面粗糙度、提高样片表面电导率、浅化陷阱能级以及提升沿面闪络电压。等离子体梯度刻蚀对闪络电压的提升效果要优于等离子体均匀刻蚀,相比于未处理样片最大可提升26.5%。分析认为针-针电极的电场分布可划分为三结合点处附近的高场强区和电极之间的低场强区,加快高场强区的表面电荷消散速率并适当控制低场强区表面电荷迁移速率,可以最大程度地提升样片整体的沿面闪络性能。     

强流电子束二极管陶瓷真空界面

从绝缘和机械强度两方面优化设计了一种应用于强流电子束二极管的陶瓷真空界面。首先,依据真空沿面闪络机理及其影响因素,针对外径220mm的陶瓷板,应用ANSYS静电场模拟,通过对阴极电极形状和阳极外壳尺寸的调整,使得陶瓷沿面电场和阴、阳极三结合点场强均得到了有效控制。模拟结果显示:陶瓷沿面电场分布均匀,阴、阳极三结合点场强小于30kV/cm,电场线与陶瓷表面所成角度基本保持在45°;其次,针对陶瓷与电极的约束结构,通过静力和瞬态冲击分析,确定了该陶瓷界面可承受的最大静压和冲击波最大峰压分别为4.8MPa和60MPa;最后,在脉宽200ns的脉冲功率驱动源上进行了实验研究,陶瓷真空界面平均绝缘场强达到44kV/cm,二极管运行稳定,机械性能可靠,实验结果与理论设计相符。     

截面为矩形的无限长载流柱面磁场的空间分布

根据面电流在空间某点的磁场公式和场强叠加原理,求出了截面为矩形的无限长载流柱面空间磁场分布的普遍表达式。     

高压重复频率快脉冲下变压器油中的闪络

介绍了重复频率快脉冲下固/液体介质交接面闪络初步的实验结果.脉冲功率源为基于半导体断路开关(SOS)的SPG200,固体介质为有机玻璃和尼龙,液体介质为变压器油.在相对低频阶段,闪络耐压时间与闪络场强随外加电压脉冲频率的增加非线性迅速减小,在约200 Hz以后,两者下降的趋势明显减缓.随着脉冲频率的增加,闪络耐压时间在统计上变小的同时,在一定区间内的分布也更均匀.分析表明,在不同实验条件下,重复频率显著低于单次下的沿面闪络和体击穿场强.两类场强都随脉冲频率增加非线性下降,在约200 Hz以后,下降的程度减弱.闪络场强随重复频率电压脉冲频率的变化表明,电压作用时间是绝缘介质击穿的根本要素,脉冲电压对绝缘介质的作用时间越长,沿面闪络越容易发生.     

“神龙二号”气体火花开关中绝缘结构的电场分析与优化

气体火花开关作为重要部件被大量地应用于直线感应加速器和Z箍缩等大型脉冲功率装置中。绝缘结构设计不合理会使得气体火花开关中出现局部电场畸变和电荷积聚等现象。在高电压脉冲下长时间或高频次运行时,火花开关中的绝缘子会发生沿面闪络现象,直接影响到脉冲功率装置的正常运行。鉴于此,对气体火花开关中的绝缘结构进行了有限元电场分析,用表面电荷的积聚定性解释了沿面闪络发生的原因。通过对绝缘子的几何结构和电极尺寸的优化设计,有效降低了绝缘子表面和电极表面的电场强度,其中阳极三结合点场强从9.4 kV/mm降至1.5 kV/mm,阴极三结合点场强从2.95 kV/mm降至0.98 kV/mm,绝缘子表面最高场强从10.8 kV/mm降至4.95 kV/mm。优化后的绝缘结构电场分布较为合理,降低了由于表面电荷的积聚而引发沿面闪络的概率。     

接地导体薄圆筒内线电荷的电场

利用复数坐标系z上的保角变换,计算接地导体薄圆筒内线电荷的电势和场强的分布,并利用数学软件MATLAB绘制出电场线与等势线(面)图.     

口径天线冲激脉冲辐射场方向性的时域分析

为分析口径天线辐射场方向性,在计算等效面磁流的同时,引入等效面电流的作用,对辐射远场方向性进行了修正,解析公式更适合描述自由空间中口径天线的辐射场;在时间域对冲激脉冲口径辐射场方向性进行分析,得到以下结论:馈入脉冲宽度变宽、口径尺寸减小、口径场幅度锥削分布,以及球面波前均会降低辐射场方向性;辐射场存在时域波形延拓现象,即存在空间色散问题;球面波使口径辐射场方向性迅速恶化,在远区得到一个主轴附近峰值场强相对平坦,而在一定角度峰值场强迅速下降的场。     

带有对称垂直导体脊的平行板电容器内的电场及其电容量

利用保角变换法研究带有对称垂直导体脊的平行板电容器的电场,给出其电势分布和场强分布函数,通过MATLAB软件绘制电场线和等势线(面)图,并计算其电容量.     

空腔导体内、外两个点电荷之间的相互作用力为零吗?

有如图所示的闭合金属壳(即空腔导体)。q1和q2是位于该金属壳内、外的两个点电荷,有人根据空腔导体有屏蔽作用这一性质,认为q1和q2之间的相互作用力为零.这当然是错误的.实际上我们可以证明q2和壳外表面(即S2面)上的所有电荷在空腔内所产生的合场强为零,因而q1所受的这合场强的作用力为零.但这并不是单独一个q2对q1的作用力为零.至于q1对q2的作用力同样也不为零,只是可以证明q1和壳内表面(即S1面)上所有电行在壳外任一点的合场强为零.单独的q1在q2所在处激发的电场场强并不为零,对q2的作用力也不为零.一般所说的静电屏蔽作用,是指壳外电行q…     

线电荷与带有半圆柱凸起的接地导体所形成的电场

利用复数坐标系z上的保角变换,计算长直线电荷与带有半圆柱凸起的接地导体所形成的电场,给出电势和场强分布,并利用软件MATLAB绘制出电场线和等势线(面)图.