当核电磁脉冲作用于一个法拉第笼时,
笼内电磁场会怎样?
理论上说,法拉第笼通过导体内部电子的移动可以抵消外界电场对笼内电场的影响,但是由于实际中导体
材料
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存在的阻抗,当外界电磁场足够强时可能无法完全消除外界电磁场的影响。
查阅资料后获得以下一些信息:金属的波阻抗比空气波阻抗小得多,这就意味着金属内电磁波的能量主要以磁场形式传输,电磁波进入金属后将很快被衰减。导体内电流密度衰减过程中,电磁场会透入导体一定的深度。而且材料的电导率与磁导率的乘积愈大,电磁波就愈不容易进入此材料。(理论上,当σ与μ乘积足够大时,透入深度将趋于0。)
我们以铜为材料举例,铜的σ= 5. 8 ×107 sPm ,在f = 1MHz 时铜的波阻抗Zs为3618mΩ,集肤深度δ为0. 066 mm ,到时, Zs升高到368 mΩ,集肤深度δ降为0.0066 mm。假设核电磁脉冲频率为f= 100 MHz(未查找到相关
参数
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,仅凭已有数据估计),峰值场强为104-105V/m(且取为104V/m),则当场强降为0.5 V/m时,透入深度为0.066mm。按上述估计,则不会产生影响(出乎本人意料)。
进一步查阅发现,实际上核电磁脉冲频谱覆盖了从超长波到微波低端的整个频段,这时如果我们假设f = 100Hz,则当场强降为0.5 V/m时,透入深度为6.6cm。这个结果足以说明核电磁脉冲的
影响。
综合上述对低频与高频的估计,以及鉴于核电磁脉冲频谱覆盖了从超长波到微波低端的整个频段,我们可以断定:核电磁脉冲将改变法拉第笼内的电磁场。
另外,我想提一点思考,在核电磁脉冲作用下,导体内电子的移动速率是否能快到在核电磁脉冲对内部造成影响前使导体处于静电平衡状态?或许在未达到平衡前已经构成巨大影响,虽然影响的时间与达到平衡时间都极小,但哪怕再小的时间内,一旦产生影响都可能是巨大的。
参考文献:
[ 1 ]刘以农《电子技术与电磁兼容》
课件
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,2011年2月28日[2]姚学玲, 陈景亮, 徐传骧《强电磁场环境中电磁防护的探讨》,《电工电能新技术》第22卷第1期,2003年1月
[ 3 ]王洪泽,杨丹《论法拉笼的防雷作用及其局限性》,《建筑电气》2005年第六期
浙公网安备 33021202002483