Способ определения напряженности электрического поля Советский патент 1988 года по МПК G01R29/12 G01R29/08 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к определению усредненного значения напряженности электрического поля, воздействующего на тело, и позволяет повысить точ- ность определения напряженности электрического поля. Способ состоит в измерении значения электрической емкости между электродами 1 и 2 поле- образующей системы до и после установки тела 4 в межэлектродный зазор. Определяют разницу в измеренных значениях емкостей, после чего неоднократно пропорциональным образом m раз уменьшают ранее определенные соотношения до тех пор, пока в пределах точности измерений не будет выполнено условия С , d, , где d - текущее значение величины межэлектродного зазора С - разница измеренных значений электрической емкости до и после установки тела в межэлектродный зазор. Величину напряженности электрического поля определяют из соотношения, приведенного в тексте описания. 2 ил. to (Л

ч|

сю

1чЭ

Изобретение относится к электрическим измерениям в части определения усредненного значения напряженности постоянного или переменного электрического поля, воздействующего на -тело, расположенное в электрическом поле межэлектродного зазора плоского конденсатора и может быть использовано для измерения и испыта- НИИ в области электромагнитной совместимости.

Цель изобретения - повьшение точности за счет уменьшения влияния тела на результаты измерения, а также расширение области применения за счет обеспечения возможности определения напряженности электрического поля, воздействующего на тело произвольной формы.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа, тело расположено между электродами плоского конденсатора и имеет сферическую форму на фиг. 2 - то же, когда тело распо- ложено на одном из электродов и имеет полусферическую форму.

Устройство для реализации способа содержит два плоскопараллельных электрода 1 и 2, в межэлектродный зазор 3 между которыми помещено тело 4 произвольной формы. На время измерения величины межэлектродной емкости к электродам 1 и 2 подключают измеритель 5 .емкости.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют расстояние dg между :. электродами 1 и 2 плоского конденсатора с помощью измерителя 5 емкости, определяют значение межэлектродной емкости с , устанавливают тело 4 в межэлектродный зазор 3, измеряют значение межэлектродной емкости С .с установленным телом 4, далее вычис- ляют соотношение С С - С ,

После этого m раз ступенчатоуве-

личивают межэлектродный зазор 3d,

повторяя каждый раз операции поопре

делению значений С до тех пор,пока не будет выполнено условие

, C.,d2,, ,

(1)

где m - номер повторного определения емкости С.и величины установленного зазора 3d, и поправку ЬЕ определяют из соотношения

2d,

(

djC.

- 1)

(2)

a истинное значение напряженности поля в межэлектродном зазоре 3 определяют по формуле

Е

и

+ ЛЕ

(3)

Приведенное соотнощение (2) получено следующим образом.

Тело 4 произвольной формы, внесенное в межэлектродный зазор 3, увеличивает емкость между электродами 1 и 2 на величину С, (в случае, изображенном на фиг. 1, добавочная емкость Ср может рассматриваться как результат соединения емкостей CQ и Со между телом 4 и электродами 1 и 2):

с р. с

ci

+ C i

(4)

При подаче напряжения на электрода 1 и 2 емкости C(j и Сд получают равные заряды q, что обусловлено протеканием через них тока одной величины .

По определению заряд

q си CEd

(5)

0

Q

Q

5

с

Зарядам q в емкостях С и С .соот- ветств утрт заряды +q и -q, наведенные на противоположных участках тела 4, внесенного в межэлектродный зазор 3 плоского конденсатора. Тело 4 поляризуется.

Вследствие зеркальных изображений поляризованного тела 4 в электродах 1 и 2 возникает дополнительное поле (искомая поправка при определении значений напряженности). Основным членом в мультипольном разложении поля Ь Е является дипольньй момент поляризованного тела 4. С увеличением d и при сохранении условия

- const uE уменьшается пропорцио -3

нально d , при d много большим,

чем размер тела 4, полем uE можно пренебречь.

Заряд q, индуцированный полем Е, на поверхности тела 4 распределяется таким образом, чтобы скомпенсировать до нуля внещнее поле Е внутри тела. В соответствии с законом Кулона компенсирующее поле Е пропорционально заряду q и из условия компенсации равно и направлено противоположно внешнему полю Е.

3140

Если бы при исходных значениях параметра dg отсутствовал эффект при- ршчения дЕ из-за зеркального изображения поляризованного тела 4 в электродах 1 и 2, то значение пропорционально

Сф было бы

m

К

(6)

где К - коэффициент, учитывающий

поляризуемость тела. Это значило бы, что наведенные заряды q и токи

-г dq dt

соответствуют

размещению тела 4 в свободном пространстве с напряженностью поля Е. Однако из-за влияния электродов 1 и 2 поправка uE увеличивает исходное поле Е. На поверхности тела 4 появляется дополнительный заряд Aq, который при заданном значении Е U/d соответствует увеличению емкости

GO

:

(7)

на величину ЬС.

Так как параметры Е с и ДС зависимы, то

и q, а. также

uE Е

Ж - А. q С

- 1

(8)

Ш - т m

Откуда следует искомое равенст(2).

Формула изобретения

Способ определения напряженности . электрического поля, заключающийся в том, что устанавливают исходную ве- 40

личину межэлектродного зазора плоского конденсатора и в электрическое поле этого зазора помещают тело, а величину напряженности определяют по

и

соотношению Е -j-,

QA

где и - величина

напряжения, приложенная к электродам плоского конденсатора, d - исходная

величина межэлектродного зазора плоского конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, измеряют значение электрической емкости между электродами до и после установки тела в межэлектродный зазор, после чего m раз ступенчато увеличивают межэлектродный зазор и повторяют измерение значения электрической емкости между электродами до тех пор, пока не будет выполнено условие

С d

m т

., ,

где С - разница измеренных значений электрической емкости до и после установки тела в межэлектродный зазор} d - текущее значение величины межэлектродного зазораi

m - номер измерения, а истинную величину напряженности электрического поля определяют из выражения

&Е

исг

и

Е + uE, (d.C.

2d,

1),

где дЕ - поправка;

C(j - исходное значение С,