涡流和磁屏蔽

电磁屏蔽电磁屏蔽electromagnetic shielding防止或者减少电磁波侵入空间某些部位的措施。

通常的办法是用金属网或者金属壳将产生电磁波的区域与需防止侵入的区域隔开。

例如某些仪器或仪表常安装在金属箱中，又如高电压实验室的墙壁内及室顶中常埋设有金属的屏蔽网，以防止或减少它所受到的干扰及它对其余区域的干扰。

常选择有较高的电导率和磁导率的导体作为屏蔽物的材料。

因为高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。

这些电流按照楞次定律将削弱电磁波的透入。

采用的金属网孔愈密,直到采用整体的金属壳,屏蔽的效果愈好，但所费材料愈多。

高导磁性的材料可以引导磁力线较多地通过这些材料，而减少被屏蔽区域中的磁力线。

屏蔽物通常是接地的，以免积累电荷的影响。

电磁波向大块金属透入时将不断衰减，直到衰减为零。

衰减的程度随着材料的电导率、磁导率及电磁波频率的增加而加大。

屏蔽的要求较高时往往采用多层屏蔽。

例如有时采用铸铁、坡莫合金、电解铜3种材料制成多层屏蔽，以满足导电、导磁等要求。

但是实现完全的屏蔽是很难办到的，因为被屏蔽的区域与其余区域之间往往仍需要有电路的连接，引线与引线、引线与外壳之间总存在着绝缘间隙，仍然为电磁波提供通道。

即使对于完全封闭的金属壳，在频率极低的外部电磁场作用下，理论上内部的磁通密度并不为零。

电磁场在导电介质中传播时，其场量[1]（E和H）的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。

从能量的观点看，电磁波在导电介质中传播时有能量损耗，因此，表现为场量振幅的减小。

导体表面的场量最大，愈深入导体内部，场量愈小。

这种现象也称为趋肤效应。

利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置。

它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义。

电磁屏蔽是抑制干扰，增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段。

合理地使用电磁屏蔽，可以抑制外来高频电磁波的干扰，也可以避免作为干扰源去影响其他设备。

如在收音机中，用空芯铝壳罩在线圈外面，使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音。

知识梳理涡流电磁阻尼和电磁驱动1、涡流①涡流的产生机理：处在磁场中的导体，只要磁场变化就会引起导体中的磁通量的变化，导体中就有感应电动势，这一电动势在导体内部构成回路，导体内就有感应电流，因为这种电流像水中的旋涡，所以称为涡流。

在大块的金属内部，由于金属块的电阻很小，所以涡电流很大，能够产生很大的热量。

严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡电流的大小有区别，以至一些微弱的涡电流就被我们忽视了。

②涡流的利用：利用高频真空冶炼炉冶炼高纯度的金属；用探测器探测地雷、探测地下电缆也是利用涡流的工作原理；利用涡电流可以治疗疾病；利用涡流探伤技术可以检测导电物体上的表面和近表面缺陷、涂镀层厚度和热处理质量（如淬火透入深度、硬化层厚度、硬度等）；还有上海的磁悬浮列车是利用涡电流减速的……③涡流的防止：防止涡流的主要途径是增大在变化的磁场中使用的金属导体的电阻：一是选用电阻率大的材料，二是把导体制作成薄片，薄片与薄片之间用绝缘材料相隔，这样增大电阻减小因涡电流损失的能量。

2、电磁阻尼导体与磁场相对运动时，感应电流受到的安培力总是阻碍它们的相对运动，利用安培力阻碍导体与磁场间的相对运动就是电磁阻尼，磁电式仪表的指针能够很快停下，就是利用了电磁阻尼。

上面提到的“磁悬浮列车利用涡电流减速”其实也是一种电磁阻尼。

3、电磁驱动导体与磁场相对运动时，感应电流受到的安培力总是阻碍它们的相对运动，应该知道安培力阻碍磁场与导体的相对运动的方式是多种多样的。

当磁场以某种方式运动时（例如磁场转动），导体中的安培力为阻碍导体与磁场间的相对运动使导体跟着磁场动起来（跟着转动），这就是电磁驱动。

其实不管是“电磁阻尼”还是“电磁驱动”，都是利用了楞次定律中的“阻碍”两个字。

［范例精析］例1已知某一区域的地下埋有一根与地表面平行的直线电缆，电缆中通有变化的电流，在其周围有变化的磁场，因此可以通过在地面上测量闭合试探小线圈中的感应电动势来探测电缆的确切位置、走向和深度。

磁场的屏蔽问题，是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题。

根据条件的不同，电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况，这三种情况既具有质的区别，又具有内在的联系，不能混淆。

静电屏蔽在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础。

因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义，我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论。

（一）封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响。

如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电（如图1）。

静电平衡时壳内无电场。

这不是说壳外电荷不在壳内产生电场，根发电场。

由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。

因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。

壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。

如果把上述空腔导体外壳接地（图2），则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。

静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。

如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地等势，导体内无电场。

这时因空腔内壁有异号感应电荷，因此空腔内有电场（图3）。

此电场由壳内电荷产生，壳外电荷对壳内电场仍无影响。

由以上讨论可知，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷影响。

（二）接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响。

如果壳内空腔有电荷q，因为静电感应，壳内壁带有等量异号电荷，壳外壁带有等量同号电荷，壳外空间有电场存在（图4），此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。

也可以说是由壳外感应电荷直接产生的但如果将外壳接地，则壳外电荷将消失，壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零（图5）。

可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响，必须将外壳接地。

这与第一种情况不同。

这里还须注意：①我们说接地将消除壳外电荷，但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电。

假如壳外有带电体，则壳外壁仍可能带电，而不论壳内是否有电荷（图6）。

磁屏蔽科技名词定义中文名称：磁屏蔽英文名称：magnetic shield定义：为减少齿部和压板(压圈)上漏磁通集中现象，以降低齿压板和边端铁心的温度，在铁心外侧和铁心压板之间设有的阶梯形的锥形叠片铁心。

用来吸收漏磁通的磁分路。

所属学科：电力（一级学科）；汽轮发电机（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布磁屏蔽把磁导率不同的两种介质放到磁场中，在它们的交界面上磁场要发生突变，这时磁感应强度B的大小和方向都要发生变化，也就是说，引起了磁感线的折射。

目录电磁屏蔽及应用展开编辑本段磁屏蔽例如，当磁感线从空气进入铁时，磁感线对法线的偏离很大，因此强烈地收缩。

如右图，是磁屏蔽示意图。

图中A为一磁导率很大的软磁材料（如坡莫合金或铁铝合金）做成的罩，放在外磁场中。

由于罩壳磁导率μ比空气导磁率μ。

大得多，所以绝大部分磁场线从罩壳的壁内通过，而罩壳内的空腔中，磁感线是很少的。

这就达到了磁屏蔽的目的。

为了防止外界磁场的干扰，常在示波管、显像管中电子束聚焦部分的外部加上磁屏蔽罩，就可以起到磁屏蔽的作用。

电子设备中，有些部件需要防止外界磁场的干扰。

为解决这种问题，就要用铁磁性材料制成一个罩子，把需防干扰的部件罩在里面，使它和外界磁场隔离，也可以把那些辐射干扰磁场的部件罩起来，使它不能干扰别的部件。

这种方法称为磁屏蔽，如右图所示。

由于用铁制的屏蔽外壳磁阻很小，它就为外界干扰磁场提供了通畅的磁路，使磁力线都通过铁壳短路而不再影响被屏蔽在里面的部件。

这种现象也可以用下例说明，如图所示，把一块软铁放入磁场中，这块软铁由于被磁化而产生了磁场，其方向如右下图所示，在这块软铁的内部，外磁场和被磁化的软铁所产生新磁场方向一致，而在铁块外部，两个磁场方向相反，相互抵消，结果就使磁力线的分布变成如图（b）的样子。

屏蔽铁壳就是利用这种现象，把磁力线都吸引到铁壳中来，保护了罩内设备不受外界磁场的干扰，或者是防止了罩内的辐射磁场的部件去干扰罩外部件。