金屬電阻率 與 防輻射能力的關係? | 知乎問答精選

 

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金屬電阻率 與 防輻射能力的關係?

2019年04月04日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 3 ℃ 次

同等厚度的金屬板,電阻率越高,對輻射防禦能力是越強還是越弱?

【張馳的回答(6票)】:

  • 討論中採用電導率(其為電阻率的倒數)。
  • 我們都做過直流電路實驗,導線就是金屬,也就談不上屏蔽(靜電屏蔽是指接地金屬罩,屏蔽靜電場)。電磁波輻射,是關於時變電磁場的問題,導體對其影響大不相同。
  • 對於一個金屬板(良導體),電磁波從一面輻射而來,大部分能量被反射,小部分能量進入金屬,該電磁波會隨進入金屬的深度成e指數衰減(能量轉化為表面電流),當金屬層過薄時,電磁波就會穿透金屬層繼續傳播。對於同一頻率電磁波,電導率越高,衰減越快。
  • 定義:趨膚深度,電磁波傳輸一個趨膚深度的距離後,振幅衰減到原來的36.8%,能量衰減到13.5%。對於同一頻率電磁波,電導率越高,趨膚深度越小。
  • 例:10GHz電磁波。銀,電導率6.173e7(S/m),趨膚深度6.4e-7(m),即0.64微米;鋁,電導率3.816e7(S/m),趨膚深度8.14e-7(m),即0.814微米。

    【1】

  • 另外,對於相同金屬材料,電磁波頻率越高,衰減越快。

那麼,你的問題就顯而易見了,同等厚度的金屬板,電阻率越高,電導率越小,趨膚深度越大,對輻射防禦能力是越弱

?

此外,你一定見過電影裡的屏蔽裝置多為金屬網,可能會有疑惑,為何電磁波不會從金屬網的窟窿中穿透呢?其實對於金屬網,每一個網孔都是一個波導,可以將其想像為一個水管,這個「水管」能讓低於設計頻率的電磁波隨進入「水管」的深度以e指數迅速衰減,而高於該頻率的電磁波則能穿透窟窿。

對於實際工程應用,設計網孔大小合適的金屬網,就能夠在達到屏蔽指標要求的情況下,最大限度地節約材料,降低成本;戶外應用中,可以減低重量,便於移動,而且受風荷較小,不易形變。

參考文獻:

?[1] D.M.Pozar, Microwave Engineering. 4th ed. John Wiley & Sons, Inc. ,New York , 2012.

標籤:-冷知識 -自然科學 -物理學 -輻射 -張馳 -牙刷 -電磁學 -金屬材料 -金屬


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