Электромагнитное излучение

Далее должно быть изучено волновое движение электромагнитного поля. При этом в ряде учебников сначала рассматриваются электромагнитные волны в разных средах, затем излучение. Более целесообразна обратная последовательность, так как излучение является причиной волн, а волны в проводящей среде причиной поверхностного эффекта, которому должна быть посвящена следующая тема. Чтобы приблизить теорию к практике, целесообразно далее рассмотреть электромагнитное экранирование на примерах защиты от внешнего поля.

В теории электромагнитного поля (ТЭМП)—: наиболее трудной части курса ТОЭ — особенно важно выдержать принципы «от простого к сложному» и «от известного к неизвестному», связывая новый материал с изученным ранее и по возможности сокращая его объем, что позволит осветить также новые перспективные темы. С этих точек зрения рекомендуемое содержание и построение этой последней части курса было обосновано в п. 7е, гл. VII. Основными особенностями предложенной методики являются анализ полей не по их виду, а по типу их уравнений, рассмотрение движения энергии сначала в постоянном электромагнитном поле, изложение излучения волн ранее их распространения, а также перспективные темы — электромагнитное экранирование, переходные процессы в полях, электромагнитное поле в движущихся средах с основами магнитогидродинамики. Далее новые темы рассмотрены более подробно.

12. Электромагнитное экранирование

кое поле в полости экрана будет также однородным. Надлежит исследовать полученные результаты в функции частоты и магнитной проницаемости материала экрана и показать, что электромагнитное экранирование, обусловленное затухантем электромагнитного поля, при со = 0 и ц,>(Ло переходит ,в магнитное, определяющееся преимущественным прохождением постоянного магнитного потока в толще экрана.

"Электромагнитное экранирование применяют на частотах выше 3000 Гц. Экраны изготовляют из немагнитных и ферромагнитных металлов (табл. 2.17), что дает одновременное ослабление электрической и магнитной составляющих поля. Упрощенно суть экранирования сводится к тому, что под действием источника электромагнитной энергии на стороне экрана, обращенной к источнику, возникают заряды, а в его стенках — токи, образующие во внешнем пространстве поля, по напряженности близкие полю источника, а по направлению — противоположные ему ( 2.58). В результате внутри экрана происходит взаимная компенсация полей, а снаружи его — вытеснение внешнего поля полями вихревых токов (эффект отражения). Кроме того, происходит поглощение поля за счет потерь на джоулеву теплоту (при протекании вихревых токов по стенкам экрана) и на перемагничивание (если экран выполнен из ферромагнитного материала). Сталь и на высоких частотах дает больший экранирующий эффект, чем немагнитные материалы, однако надо учитывать, что стальной экран может вносить значительные потери из-за своего большого удельного сопротивления и явления гистерезиса.

23. Как осуществляется электромагнитное экранирование?

могут возникнуть в них. Кроме того, устраняется химическое взаимодействие оболочки с защищаемым изделием. Одновременно часто улучшается теплоотвод (при использовании оболочек, теплопроводность которых выше теплопроводности полимеров), повышается надежность влагозащиты и обеспечивается электромагнитное экранирование (при использовании оболочки из металла или металлизированной керамики), ослабляются паразитные связи ввиду уменьшения в при замене полимера воздухом.

Наиболее распространенным является модульное конструирование СВЧ-ИМС, обеспечивающее электромагнитное экранирование, механическую прочность и защиту от воздействий окружающей среды. Большинство СВЧ-модулей герметизируют, что обеспечивает стабильность их характеристик. Кроме того, конструкция модуля должна обеспечивать проведение испытаний и оптимизацию отдельных узлов до их объединения в блок, герметизацию для защиты открытых полупроводниковых переходов, охлаждение модуля, а также его малые размеры и массу.

Наиболее эффективным средством защиты измерительной цепи от влияния внешних и внутренних полей является экранирование. При этом различают магнитное, электростатическое и электромагнитное экранирование. При магнитном экранировании силовые линии магнитного поля замыкаются в основном через стенки ферромагнитного экрана, обладающего незначительным магнитным сопротивлением. Эффективность магнитного экранирования зависит от материала и вида экрана. Так, стальная оплетка диаметром 20 мм уменьшает наводки примерно в 20 раз, а цилиндрический экран того же диаметра, выполненный из листовой стали,— примерно в 100 раз. Применяемые для защиты от воздействия электростатических полей так называемые электростатические экраны изготовляют преимущественно из тонкой медной или алюминиевой фольги. Медный экран обеспечивает ослабление электростатического поля примерно в 100 раз. Принцип действия электростатических экранов заключается в том, что под действием внешнего электростатического поля на внешней поверхности экрана наводятся электрические заряды, поле которых компенсирует внешнее электростатическое поле, защищая от его действия измерительную цепь внутри экрана.

Четвертая часть учебника посвящена теории электромагнитного поля. Рассмотрение методов расчета постоянных полей, независимо от их природы по виду уравнений, позволило значительно сократить объем этого раздела. Затем излагается теория переменного электромагнитного поля и на ее основе излучение волн, их распространение и поверхностный эффект. Изложен ряд новых вопросов, пока не входящих в программу курса ТОЭ. К ним относятся электромагнитное экранирование, переходные процессы в электромагнитном поле, электромагнитное поле в движущихся средах и основы магнитогидродинамики, являющиеся теоретической базой новых направлений электротехники — импульсной техники, прямого преобразования тепловой энергии в электрическую в магнитогидродинамических генераторах, электрореактивных двигателей, исследования околоземного и космического пространства и т. п.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

Изображения объектов окружающего мира воспринимаются человеком непосредственно (т. е. невооруженным глазом), если они излучают электромагнитные колебания определенного диапазона волн либо отражают или пропускают такие колебания от посторонних источников. Диапазон волн должен совпадать (хотя бы частично) с диапазоном видимых (световых) излучений, границами которого считаются длины волн от 380 до 780 нм ( В.1). Колебания только этих длин волн создают ощущение света. Светом принято называть электромагнитное излучение, оцененное глазом по тому действию, которое оно на него производит. В зависимости от длины волны свет вызывает то или иное цветовое ощущение.

Высокочастотное электромагнитное излучение генераторов неблагоприятно действует на здоровье обслуживающего персонала. При напряженности электрического поля свыше 10 в/м отмечаются функциональные расстройства нервной системы, поэтому санитарными нормами допускается напряженность электрического поля вблизи установки не более 5 в/м. Для этого требуется экранирование как самого генератора, так и камеры конденсатора, в которой находится нагреваемый материал.

6.3. Ширина запрещенной зоны Eg собственного кремния равна 1,12 эВ. Вычислить вероятность заполнения электроном уровня вблизи дна зоны проводимости при температурах 0 и 300 К. Как изменится эта вероятность при указанных температурах, если на полупроводник будет действовать электромагнитное излучение с длинами волн А=0,6 и 2,0 мкм? Считать, что при Г=300 К E—EF практически равно Eg/2.

В пассивной радиолокации используется собственное тепловое электромагнитное излучение объектов в радиообластях спектра. Это излучение поступает в приемник РЛС для определения угловых координат цели.

фотоэлектронную, при которой на поверхность катода воздействует электромагнитное излучение;

радиоактивных частиц, 7-излучение и рентгеновское — коротковолновое электромагнитное излучение. Источниками излучений служат искусственные и естественные радиоизотопы и рентгеновские трубки.

Оптоэлектронный полупроводниковый прибор — полупроводниковый прибор, излучающий или преобразующий электромагнитное излучение или чувствительный к этому излучению в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра или использующий подобное излучение для внутреннего взаимодействия его элементов. Чаще всего оптоэлектронный полупроводниковый прибор представляет собой единую конструктивную пару из светоизлучающего диода и светочувствительного полупроводникового фотоэлектрического прибора. Такую конструкцию принято называть оптопэрой (см. ниже).

радиоактивных частиц, у-излучеше и рентгеновское — коротковолновое электромагнитное излучение. Источниками излучений служат искусственные и естественные радиоизотопы и рентгеновские трубки.

Суммарная энергия электрического и магнитного полей при / = 0+ всегда меньше суммарной энергии при t = 0_, так как часть запасенной энергии расходуется на тепловые потери в резисторах, искру при коммутации, электромагнитное излучение в окружающее пространство.

Оптоэлектроника — это раздел науки и техники, в котором изучаются вопросы генерации, обработки, запоминания и хранения информации на основе совместного использования электрических и оптических явлений. Оптоэлектронные приборы используют при своей работе электромагнитное излучение оптического диапазона.

5 на 5.27). Такие переходы связаны с действием вынужденных фотонов, при этом все активные атомы излучают почти одновременно, взаимосвязанно и так, что испускаемые фотоны неотличимы от тех, которые их вызывали. Это когерентное излучение называется вынужденным. Таким образом, вынужденное излучение — это когерентное электромагнитное излучение, возникающее при вынужденных переходах (совпадающее по направлению, частоте, фазе и поляризации с вынуждающим излучением).