均匀电场与不均匀电场的电气特性

只要有电荷存在的地方,其周围就一定存在电场,通过电磁感应就可能对人体或设备带电。因此,带电作业必须了解电场基本知识,加强防护措施。

根据电场强度的均匀程度,电场可以分为均匀电场与不均匀电场,如下图所示列出了几种常见的均匀电场和不均匀电场。

均匀电场与不均匀电场

均匀电场与不均匀电场

在均匀电场中,各点的电场强度的大小,方向都相同,如图 (a)所示平板电容器中间 部分的电场即为均匀电场。上述情况以外的电场都是不均匀电场;按不均匀程度的差别,又可分为稍不均匀电场和极不均匀电场。稍不均匀电场如球距不大于球的直径的球间隙电场,如图(b)所示,极不均匀电场如棒一板间隙电场及棒一棒间隙电场,如图(c)、(d)所示。棒一棒间隙电场属于对称的稍不均匀电场,棒一板间隙电场则属于不对称的不均匀电场。前者比后者稍均匀些。

分析绝缘结构的击穿时,不仅要考虑绝缘距离,而且还要考虑电场不均匀程度的影响。对于同样距离的间隙,电场愈不均匀,通常击穿电压愈低。电气设备中的电场大多为不均匀电场,为了提高绝缘结构的击穿电压,必须设法减小电场的不均匀程度。

电极表面的电场强度与其表面的电荷密度成正比。在电极的尖端或边缘,如图(a)及(e)所示,由于曲率半径小,表面电荷密度大,电力线密集,电场强度高,容易发生局部放电。这种现象称为尖端效应或边缘效应。电极的边缘或尖端是造成极不均匀电场的重要原因,所以工程上常需要改善电极形状,避免电极表面曲率半径过小或出现尖角。

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