必一运动官网:静电屏蔽十篇

　　本节课的关键在于让学生理解放入电场中的导体如何达到静电平衡的过程，让学生清楚处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，在此基础上理解静电屏蔽及其应用。鉴于学生刚刚开始接触电场的概念，对电场的理解还比较模糊和生疏，因此对放入电场中的导体如何到达静电平衡的过程，教师可采用设问并让学生自己解决的方法，让所有学生在学习的过程中都能有所思，进一步加强学生对电场的理解，同时锻炼和培养学生逻辑思维能力和推理能力，让学生能够从科学的角度理解放入电场中的导体从不平衡到到达静电平衡的过程，这样可以很自然地得到处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，静电屏蔽实际上是这一点的应用，到此学生应该很容易理解静电屏蔽的原理。

　　物理学是一门以实验为基础的学科，教师在教学过程中应该让学生观察物理实验，尊重实验事实，并能够寻求恰当的方法，通过合理的推理和验证来揭示和总结物理现象背后的物理本质。因此，这一节课应该以实验为主线来组织教学，让学生观察实验，总结物理规律，并能作出合理的解释。

　　（1）教学学习目标：①理解静电感应发生的过程。②建立静电平衡的概念。③理解静电屏蔽及其应用。

　　（2）教学情感目标：学生在学习的过程中，通过思考和想象、合作与交流，理解静电屏蔽现象并能科学地加以解释，从而获得成功的体验。

　　（3）教学德育目标：在教学过程中，强调科学与人文教育相结合，引领学生热爱大自然，通过科学的教育方法，使学生综合素质得到提高。

　　（1）实验器材准备：验电羽、验电器、高压感应线圈、感应起电机、金属导体球、金属网罩、法拉第笼、绝缘材料。

　　（2）教育教学准备：把学生分成几个小组，在教学过程中适时适当地进行讨论、合作和交流，培养学生团结协作的能力和与他人相处的能力。

　　实验一：通过高中物理课本（人教版修订本）序言中的一个实验引入新课，课本中是用感应起电机给装有小鸟的金属笼带电，而金属笼中的小鸟安然无恙。此处为了加强实验的演示效果和方便操作，将感应起电机换成用高压感应线圈对金属笼放电，提出问题，让学生带着问题开始思考和学习。

　　实验二：静电感应实验。这一段的教学主要采用学生观察实验并加以解释的方法，让学生建立静电感应的概念，并明白感应电荷的含义。放入电场中的导体，导体内部的自由电荷由于受到电场力的作用，将在导体内部重新分布，这种放在电场中的导体，自由电荷重新分布的现象，叫静电感应现象。此时导体两端出现的电荷叫感应电荷。

　　①图中“ ”表示放入匀强电场E0中的一段导体中的一些自由电子，匀强电场E0方向水平向右，请在图中作出匀强电场E0对这些自由电荷的电场力的示意图。②你认为这些自由电子在电场力的作用下将向哪一端迁移，迁移的结果将使导体左右两侧分别堆积何种感应电荷？ ③感应电荷建立的电场分布情况如何，请在图中画出感应电荷建立的电场电场线的大致分布。④请在图中画出感应电荷建立的电场对这些自由电子的电场力示意图。⑤随着两端堆积的电荷越来越多，感应电荷的电场越来越强，最终是否还会有电荷的定向移动？⑥最终感应电荷建立的电场与外电场叠加后，导体内部场强应为多少？

　　①根据处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零的特点，引导学生理解静电屏蔽的含义：导体壳可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫静电屏蔽。

　　实验三：静电屏蔽实验。用感应起电机让金属导体球带电，导体球能够使放在它附近的验电羽张开，而用金属网罩将验电羽罩住之后，让金属导体球带电，验电羽将不会受到任何影响。该实验由学生自己动手做，亲自感受静电屏蔽并能作出合理的解释。

　　实验四：法拉第笼实验。用高压电电击金属网做成的金属笼，笼内站一人，笼内的人不受任何影响，而且可以用手触摸金属笼内壁，不会受任何影响。

　　②静电屏蔽的应用。1）高压带电作业时所用的屏蔽服。让学生观察工人高压作业的图片，想象屏蔽服的结构并作出解释。2）通信电缆外面包一层铅皮。

　　实验五：用感应起电机给金属导体球带电，导体球与一个验电羽用一个金属笼罩住，另一个验电羽放在金属笼外，当给导体球带电时，内外两个验电羽都张开，当把金属笼接地时，笼内验电羽依然张开，而笼外验电羽不张开。

　　该实验由学生自己动手做实验，引导学生得出结论：不接地时，笼内、外场强均不为零，而金属笼接地后，笼内场强不为零，而笼外场强为零。（由教师引导学生分析球壳内部放入点电荷，不接地时电场的分布情况，再分析接地后电场的分布情况，从而作出解释）

　　实验一：鸟笼实验？陴静电平衡概念？陴静电平衡特点？陴静电屏蔽概念？陴学生分组实验？陴法拉第笼实验？陴生活中的应用。

　　所谓静电，并非绝对静止的电，而是在宏观范围内暂时失去平衡的相对静止的正电荷和负电荷。静电现象是十分普遍的电现象。就物业管理而言，防静电主要指机房内部。计算机机房的防静电技术，是属于机房安全与防护的一部分。由于种种原因而产生的静电，是发生最频繁、最难消除的危害之一。静电不仅会导致计算机运行出现随机故障，而且还会造成某些元器件，如CMOS、MOS电路、双级性电路等的击穿和毁坏。此外，还会影响操作人员和维护人员的正常的工作和身心健康。基于此，笔者探讨了机房内部的防静问题。

　　1、由于电流瞬时流经机壳，对信号线、电源线、由于静电产生的高压，引起机壳的安全电位变动，从而引起逻辑上产生的电位变动。

　　静电对计算机的影响，主要体现在静电对半导体器件的影响上。随着计算机工业的发展，组成电子计算机的主要元件――半导体器件也得到了迅速的发展。它的密度不断增高，与此同时，半导体器件本身对静电的反应越来越敏感。静电对电子计算机的影响表现有两种类型。――种是元件损害，一种是引起计算机动作失误或运算错误。

　　元件损害主要是在计算机的大规模集成电路中，对双极性电路也有一定的影响。 对于早期的MOS电路，当静电带电体(通常静电电压很高)触及到MOS电路管腿时，静电带电体对其放电，使MOS电路击穿。

　　近年来，由于MOS电路的密度高，速度快，价格低，因而得到了广泛的应用和发展。目前大多数MOS电路都具有端接保护电路，提高了抗静电的能力。尽管如此，在使用时，特别是在维修和更换时，同样要注意静电的影响，过高的静电电压依然会使MOS电路击穿。静电引起的动作失误或运算错误，是由静电带电体触及电子计算机时，对计算机放电，使计算机逻辑元件输入错误信号。严重者还会使送入计算机的计算程序紊乱。此外静电对计算机的外部设备也有严重的影响。带阴极射线管的显示设备，当受到静电干扰时， 会引起图像紊乱，模糊不请。静电还将造成Modem、网卡、Fax等工作失常，打印机的走线不顺等故障。

　　静电引起的问题不仅会让硬件人员很难查处，有时还会使软件人员误认为是软件的故障，从而造成工作混乱。此外，静电通过对计算机或者其他设备放电时（即所谓的打火），当能量达到一定程度，也会给人以触电的感觉，造成系统操作维护人员的精神负担，影响工作效率。如何防止静电，不仅涉及计算机的设计，而且与计算机机房的结构和环境有很大的关系。就物业管理而言，防静电主要指机房内部，主要措施有：

　　屏蔽接地可以防止在计算机机房屏蔽层上由于电荷的集积、电压的上升而造员不安全或引起火花放电的事故发生。屏蔽接地的目的是抑制信号干扰，若接地处理不好，就会使机房屏蔽层变成一个天线，把干扰源引进机房内或把保密信号发射到机房外部。屏蔽接地可以使一个机房屏蔽层既起到电磁屏蔽作用又起到静电屏蔽作用，同时使屏蔽层上的感应电荷迅速入地[1]。

　　1、机房环境应保持在最佳条件下，即温度20-25℃，绝对湿度在6-189H2/m3，相对湿度在20％-70％范围内。

　　1、电磁屏蔽技术。屏蔽是阻止电磁干扰渗透的好方法，电磁屏蔽主要是用来防止高频电磁场的影响，一般是采用低电阻的金属材料，并利用电磁场在屏蔽金属内部产生涡流达到屏蔽作用[3]。在进行屏蔽时，屏蔽体必须接地，否则会因天线效应反而对计算机造成更大的干扰。通过屏蔽，电磁干扰的电场、磁场都会产生衰减。

　　2、信号源抑制技术。即对电路印刷版的布局精心设汁使信号辐射减少。合理配置线路是减少电磁干扰对电子信息系统的锅台与干扰的重要手段，要求系统布线合理；不同用途、不同电平的线、弱电线与强电线等要分开，不能平行，元器件和电路的连线应尽量短，关键的元件、电路和走线、区域防护。电磁波强度是随距离的增加而减小，因此可以划定警戒区，将计算机设备设置于本部门若干建筑物保护区的内层。

　　机房中产生的静电一般是由摩擦生电、感应生电和电容应生电、射线辐射生电和干燥空气中浮动带电粒子生电等。计算机机房的静电主要来源于计算机机房用的地板、机房使用的设施、工作人员的服装摩擦等产生的静电。由于这些静电，从而使计算机设备发生故障。而这些静电对计算机系统将产生多种不良影响。如瞬时流经机柜的电流引起信号线和电源线的感应噪声；静电放电时，产生的瞬时干扰脉冲以及接触部分产生的电磁波会给信号线带来辐射噪声，引起误码和存储器信息错误等。因此，应该采取措施，防止静电对计算机系统的危害。机房防静电措施有机器接地、屏蔽，机房内保持一定的相对湿度，工作人员不穿易产生静电的服装等。

　　抑制静电耦合产生的干扰，可以采用增大耦合阻抗，对二次回路及保护装置进行屏蔽，合理选择二次设备元器件参数等方法进行一致。我们知道二次回路二抗电压表达式为：

　　（1）从式1可以看出，在相同干扰源电压Us情况下，当耦合阻抗Z1增大时，二次回路的干扰电压UT将下降。耦合阻抗Z1主要是干扰源与扰回路间的分布电容C1的容抗。适当合理布置干扰源与扰回路的相对位置，可以减小分布电容C1，可以增加耦合阻抗，从而降低干扰电压UT。

　　（2）在二次回路适当地点增加抗干扰电容，如在保护装置的电源入口处及电流、电压互感器二次回路接入保护装置前，可以将式1中的Z2减小。图1是采用抗干扰电容后的静电干扰的简化电路图，图中C1为漏电容，对应为式1中的Z1； C3为增加的抗干扰电容，其容量一般为几分之1μF~几十μF，等效阻抗为Z3；C2为二次回路与大地间的分布电容。此时加到二次回路上的耦合电压由下式表达。

　　式中Z2’为考虑抗干扰电容后的阻抗，由于一般C3的值比C2值大很多，所以Z2’与Z2相比将小很多，对照式1，干扰电压UT也将下降很多。采用抗干扰电容不但可以防止静电感应的干扰，对无线电干扰及二次回路内容产生的高频干扰也有很好的抑制作用。但是该抗干扰电容对二次回路也会带来一些副作用，如果容量太大，可能会造成不良后果。图1可以从一个方面说明抗干扰电容对控制回路的影响。

　　在图2电路中，由于直流绝缘监察系统的存在，并假定控制母线的额定电压为Ue，正负控制母线对地的绝缘电阻相等，则正常运行时+WC对地的电压为＋50％Ue，-WC对地的电压为－50％Ue。可以看出，这时在抗干扰电容上的充电电压为50％Ue，如果在出口继电器KC的正电源侧接地，接于负电源侧的抗干扰电容C3将通过两个接地电沿着虚线的容量足够大并KC的动作电压小于50％Ue时，KC将动作跳闸。这也是规程中要求直接用于跳闸的出口继电器其动作电压不能低于50％Ue的原因。

　　采用屏蔽电缆并将屏蔽层可靠与地网连接，可以有效抑制静电干扰。使用屏蔽电缆的抗干扰原理可以用图3来表示。

　　图3中由耦合电容C1传递给二次回路的干扰信号被电缆的屏蔽层屏蔽并通过接地点传人地网。试验表明，采用屏蔽电缆能将干扰电压降低95％以。