Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1982/D19820714Elc024.shtml

Основы электростатики

Одним из наиболее важных законов электростатики является закон Гаусса, который гласит, что поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность, внутри которой находятся положительный и отрицательный заряды равной величины, равен нулю независимо от характера распределения этих зарядов. Кроме того, величина этого потока зависит только от алгебраической суммы положительного и отрицательного зарядов, находящихся внутри поверхности, опять-таки независимо от их распределения. Напряженность электрического поля Е вблизи поверхности заряженного проводника определяется выражением:

E = ρ/ ε0

где ρ — плотность поверхностного заряда, а ε0—диэлектрическая проницаемость вакуума.

Хотя потенциал заряженного проводника постоянен по всей его поверхности, плотность поверхностного заряда не обязательно является постоянной. Плотность заряда велика на небольших участках, таких, как острия, углы и края, и, следовательно, электрическое поле вблизи таких участков будет более сильным.

Существует несколько важных следствий закона Гаусса:

— Результирующий заряд внутри проводника должен быть равен нулю.

— Все точки проводника, независимо от того, заряжен он или не заряжен, находится в электрическом поле или не находится, имеют один и тот же потенциал.

— Вектор напряженности электрического поля в любой точке поверхности проводника нормален к этой поверхности.

— Заряд, находящийся вне полого проводника, не может создать электрическое поле внутри этой полости.

— Заряд, помещенный внутри полого проводника, индуцирует равный по величине заряд на наружной поверхности проводника.


Эти следствия справедливы для равновесного состояния электростатических зарядов, но они не обязательно выполняются в неравновесных условиях, например при изменениях распределения зарядов или электрического поля. В таких случаях в проводнике будут существовать электрические поля и электростатические силы, до тех пор пока свободные заряды в нем не переместятся и не образуют таким образом эквипотенциальную поверхность (а).

Однако перемещение заряда не является мгновенным, так как электроны должны физически перемещаться внутри проводника. Скорость их движения зависит от проводимости материала и определяет величину и продолжительность существования электрического поля и электростатических сил в проводнике. Этот механизм иллюстрирует рис.(б), на котором изображена проводящая пластина, помещенная в электрическое поле между проводниками А и В.

Как показано на этом рисунке, электрическое поле сначала проходит сквозь проводящую пластинку. Подвижные электроны в ней перемещаются вверх, пока не достигнут верхней поверхности, в результате чего линии поля, выходящие из А, будут заканчиваться на верхней поверхности пластины. Переместившиеся электроны оставляют положительный заряд (дырки) на нижней поверхности пластины, и этот заряд создает свое собственное электрическое поле, равное тому, которое показано на верхнем рисунке. Таким образом, изолированная проводящая плоскость не экранирует электрическое поле.

Однако заземленная проводящая плоскость является экраном, как видно из нижнего рисунка, поскольку из земли поступают электроны, компенсирующие дырки. Пластина В в этом случае оказывается экранированной от А. Хотя проводящая пластина имеет результирующий отрицательный заряд, она находится при нулевом потенциале, так как заземлена. Полая проводящая сфера, помещенная в электрическое поле, ведет себя аналогичным образом (в).

Родительская статья:

Защита ИС от повреждения статическим зарядом путем экранирования

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 55, No.14 (644), 1982г - пер. с англ. М.: Мир, 1982, стр.34

Electronics Vol.55 No.14 July 14, 1982 A McGraw-Hill Publication

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Конструирование и производство




<<< Пред. Оглавление
Начало раздела
След. >>>

Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1982/D19820714Elc024.shtml