Принципи екранування магнітного поля. Чи існує матеріал, який зменшує магнітне поле без впливу самого магнітного поля? Який матеріал не пропускає магніт

Як зробити так, щоб два магніти, що знаходяться поруч один з одним, не відчували присутність один одного? Який матеріал потрібно розмістити між ними, щоб силові лінії магнітного поля від одного магніту не досягали б другого магніту?

Це питання не такий тривіальний, як може здатися на перший погляд. Нам потрібно по справжньому ізолювати два магніти. Тобто, щоб ці два магніти можна було по різному повертати і по різному переміщати їх відносно один одного і тим не менше, щоб кожен з цих магнітів поводився так, як ніби-то іншого магніту поруч немає. Тому всякі фокуси з розміщенням поруч третього магніту або феромагнетика, для створення якоїсь особливої \u200b\u200bконфігурації магнітних полів з компенсацією всіх магнітних полів в якійсь одній окремо взятій точці, принципово не проходять.

Діамагнетик ???

Іноді помилково думають, що таким ізолятором магнітного поля може служити діамагнетик. Але це не вірно. Діамагнетик дійсно ослаблює магнітне поле. Але він ослаблює магнітне поле тільки в товщі самого діамагнетиком, всередині діамагнетиком. Через це багато хто помилково думають, що якщо один або обидва магніту замурувати в шматку діамагнетиком, то, нібито, їх тяжіння або їх відштовхування ослабне.

Але це не є вирішенням проблеми. По-перше, силові лінії одного магніту все одно будуть досягати іншого магніту, тобто магнітне поле тільки зменшується в товщі діамагнетиком, але не зникає зовсім. По-друге, якщо магніти замуровані в товщі діамагнетиком, то ми не можемо їх рухати і повертати відносно один одного.

А якщо зробити з діамагнетиком просто плоский екран, то цей екран буде пропускати крізь себе магнітне поле. Причому, за цим екраном магнітне поле буде точно таке ж, як якщо б цього діамагнітного екрану не було б взагалі.

Це говорить про те, що навіть замуровані в діамагнетик магніти не зазнають на собі ослаблення магнітного поля один одного. Справді, адже там, де знаходиться замурований магніт, прямо в обсязі цього магніту діамагнетик просто відсутня. А раз там, де знаходиться замурований магніт, відсутня діамагнетик, то значить, обидва замурованих магніту насправді взаємодіють один з одним так само, як якщо б вони не були замуровані в діамагнетиком. Діамагнетик навколо цих магнітів також марний, як і плоский діамагнітний екран між магнітами.

ідеальний діамагнетик

Нам потрібен такий матеріал, який би, взагалі, не пропускав через себе силові лінії магнітного поля. Потрібно щоб силові лінії магнітного поля виштовхувалися з такого матеріалу. Якщо силові лінії магнітного поля проходять через матеріал, то, за екраном з такого матеріалу, вони повністю відновлюють всю свою силу. Це випливає з закону збереження магнітного потоку.

У діамагнетиком ослаблення зовнішнього магнітного поля відбувається за рахунок наведеного внутрішнього магнітного поля. Це наведене магнітне поле створюють кругові струми електронів усередині атомів. При включенні зовнішнього магнітного поля, електрони в атомах повинні почати рухатися навколо силових ліній зовнішнього магнітного поля. Це наведене круговий рух електронів в атомах і створює додаткове магнітне поле, яке завжди спрямоване проти зовнішнього магнітного поля. Тому сумарне магнітне поле в товщі діамагнетиком стає менше, ніж зовні.

Але повної компенсації зовнішнього поля за рахунок наведеного внутрішнього поля не відбувається. Бракує сили кругового струму в атомах діамагнетиком, щоб створити точно таке ж магнітне поле, як зовнішнє магнітне поле. Тому в товщі діамагнетиком залишаються силові лінії зовнішнього магнітного поля. Зовнішнє магнітне поле, як би, "пробиває" матеріал діамагнетиком наскрізь.

Єдиний матеріал, який виштовхує з себе силові лінії магнітного поля, це надпровідник. У надпровідники зовнішнє магнітне поле наводить такі кругові струми навколо силових ліній зовнішнього поля, які створюють протилежно спрямоване магнітне поле в точності рівний зовнішньому магнітному полю. У цьому сенсі надпровідник є ідеальним діамагнетиком.

На поверхні надпровідника вектор напруженості магнітного поля завжди спрямований вздовж цієї поверхні по дотичній до поверхні надпровідного тіла. На поверхні надпровідника вектор магнітного поля не має складову, спрямовану перпендикулярно поверхні надпровідника. Тому силові лінії магнітного поля завжди огинають надпровідний тіло будь-якої форми.

Огібаніе надпровідника лініями магнітного поля

Але це зовсім не означає, що якщо між двома магнітами поставити надпровідний екран, то він вирішить поставлену задачу. Справа в тому, що силові лінії магнітного поля магніту підуть до іншого магніту в обхід екрана з надпровідника. Тому від плоского надпровідного екрана буде тільки ослаблення впливу магнітів один на одного.

Це ослаблення взаємодії двох магнітів буде залежати від того, на скільки збільшилася довжина силової лінії, яка з'єднує два магніти один з одним. Чим більше довжини з'єднують силових ліній, тим менше взаємодія двох магнітів один з одним.

Це точно такий же ефект, як якщо збільшувати відстань між магнітами без всякого надпровідного екрана. Якщо збільшувати відстань між магнітами, то довжини силових ліній магнітного поля теж збільшуються.

Значить, для збільшення довжин силових ліній, які з'єднують два магніти в обхід надпровідного екрана, потрібно збільшувати розміри цього плоского екрану і по довжині і по ширині. Це призведе до збільшення довжин обходять силових ліній. І чим більше розміри плоского екрану в порівнянні з рассстояніем між магнітами, тим взаємодія між магнітами стає менше.

Взаємодія між магнітами повністю зникає тільки тоді, коли обидва розміру плоского надпровідного екрана стають нескінченними. Це аналог тієї ситуації, коли магніти розвели на нескінченно велику відстань, і тому довжина з'єднують їх силових ліній магнітного поля стала нескінченною.

Теоретично, це, звичайно, повністю вирішує поставлену задачу. Але на практиці ми не можемо зробити надпровідний плоский екран нескінченних розмірів. Хотілося б мати таке рішення, яке можна здійснити на практиці в лабораторії або на виробництві. (Про побутові умови мови вже не йде, так як в побуті неможливо зробити надпровідник.)

Поділ простору сверхпроводником

Інакше, плоский екран нескінченно великих розмірів можна інтерпретувати як роздільник всього тривимірного простору на дві частини, які пов'язані один з одним. Але простір на дві частини може розділити не тільки плоский екран нескінченних розмірів. Будь-яка замкнута поверхня ділить простір теж на дві частини, на обсяг всередині замкнутої поверхні і об'єм поза замкнутої поверхні. Наприклад, будь-яка сфера ділить простір на дві частини: куля всередині сфери і все, що зовні.

Тому надпровідна сфера є ідеальним ізолятором магнітного поля. Якщо помістити магніт в таку надпровідну сферу, то ніколи ніякими приладами не вдається виявити, чи є всередині цієї сфери магніт або його там немає.

І, навпаки, якщо Вас помістити всередину такої сфери, то на Вас не будуть діяти зовнішні магнітні поля. Наприклад, магнітне поле Землі неможливо буде виявити всередині такої надпровідної сфери ніякими приладами. Усередині такої надпровідної сфери можна буде виявити тільки магнітне поле від тих магнітів, які будуть перебувати теж всередині цієї сфери.

Таким чином, щоб два магніти не взаємодіяли один з одним треба один з цих магнітів помістити всередину сверхпроводящей сфери, а другий залишити зовні. Тоді магнітне поле першого магніту буде повністю сконцентрована всередині сфери і не вийде за межі цієї сфери. Тому другий магніт не відчує прівутствіе першого. Точно також магнітне поле другого магніту не зможе залізти всередину сверхпроводящей сфери. І тому перший магніт не відчує близька присутність другого магніту.

Нарешті, обидва магніту ми можемо як завгодно повертати і переміщати один відносно одного. Правда перший магніт обмежений в своїх переміщеннях радіусом сверхпроводящей сфери. Але це тільки так здається. Насправді взаємодія двох магнітів залежить тільки від їх відносного розташування і їх поворотів навколо центра ваги відповідного магніту. Тому досить розмістити центр ваги першого магніту в центрі сфери і туди ж в центр сфери помістити початок координат. Всі можливі варіанти розташування магнітів будуть визначатися тільки всіма можливими варіантами розташування другого магніту щодо першого магніту і їх кутами поворотів навколо їх центрів мас.

Зрозуміло замість сфери можна взяти будь-яку іншу форму поверхні, наприклад, еліпсоїд або поверхню у вигляді коробки і т.п. Аби вона ділила простір на дві частини. Тобто в цій поверхні не повинно бути дірочки, через яку може пролізти силова лінія, яка з'єднає внутрішній і зовнішній магніти.

Розглянемо звичайний стрижневий магніт: magnet 1 спирається на поверхню North полюсом вгору. підвісне відстань y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y над ним (підтримуваний з боку в бік пластикової трубкою) знаходиться другий, менший стрижневий магніт, magnet 2, з North полюсом, зверненим вниз. Магнітні сили між ними перевищують силу тяжіння і утримують magnet 2 підвішеним. Розглянемо деякий матеріал, material-X який рухається до зазору між двома магнітами з початковою швидкістю. v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v ,

Чи існує матеріал, material-X, який зменшить відстань y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y між двома магнітами, і пройти через щілину без зміни швидкості v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v ?

любитель фізика

таке дивне запитання

відповіді

Jojo

Матеріал, який ви шукаєте, може бути надпровідників. Ці матеріали мають нульовий опір по току і, таким чином, можуть компенсувати проникаючі силові лінії в перших шарах матеріалу. Це явище називається ефектом Мейснера і є саме визначенням надпровідного стану.

У вашому випадку пластини між двома магнітами, це безперечно зменшить y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y ,

Для швидкості:

Тут зазвичай вихрові струми, індуковані магнітним полем, призводять до втрати потужності, яка визначається як:

P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e п P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e = π P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e В P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e п P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e d P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e е P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 6 k ρ D P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e , P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e п P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e знак одно P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e π P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e В P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e п P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e d P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e е P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 2 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e 6 P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e До P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e ρ P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e D P \u003d π 2 B p 2 d 2 f 2 6 k ρ D, "role \u003d" presentation "\u003e,

оскільки, однак, надпровідник має нульовий опір і, таким чином, де-факто

ρ \u003d ∞ "role \u003d" presentation "\u003e ρ = ∞ ρ \u003d ∞ "role \u003d" presentation "\u003e ρ \u003d ∞ "role \u003d" presentation "\u003e ρ ρ \u003d ∞ "role \u003d" presentation "\u003e знак одно ρ \u003d ∞ "role \u003d" presentation "\u003e ∞

ніяка кінетична енергія не повинна бути втрачена, і, таким чином, швидкість залишиться незмінною.

Є всього лише одна проблема:

Надпровідник може існувати тільки при дуже низькій температурі, тому це може бути неможливо в разі вашої машини ... вам, по крайней мере, знадобиться система охолодження, що працює на рідкому азоті, щоб охолодити її.

Крім надпровідників, я не бачу ніякого можливого матеріалу, тому що, якщо матеріал є провідником, то у вас завжди є втрати через вихрових струмів (таким чином зменшуючи v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v) Або матеріал не є провідником (тоді y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e y "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e Y не зменшиться).

adamdport

Це явище можна спостерігати в машині або де-небудь в експерименті?

Jojo

Справа, однак, в тому, що коли надпровідник входить в магнітне поле, силові лінії відхиляються, що буде пов'язано з роботою ... тому насправді, вхід в область між двома магнітами буде коштувати деякої енергії. Якщо пластина покине область після, енергія буде відіграна.

Луперкус

Існують матеріали з дуже великою магнітною проникністю, наприклад, так званий μ-метал. Вони використовуються для виготовлення екранів, які послаблюють магнітне поле Землі на шляху електронного променя в чутливих електронно-оптичних приладах.

Оскільки ваше запитання об'єднує дві окремі частини, я розділю його, щоб розглянути кожну з них окремо.

1. Статичний випадок : Магнітні полюси зближуються один з одним, коли між ними встановлена \u200b\u200bмагнітно-екрануюча пластина?

Му-матеріали не "убивають" магнітне поле між вашими магнітними полюсами, а тільки відхиляють його напрямок, направляючи частину його в металевий екран. Це сильно змінить напруженість поля B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В на поверхні екрану, майже пригнічуючи його паралельні компоненти. Це призводить до зниження магнітного тиску p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e p \u003d B p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e 2 p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e 8 π p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e μ p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e п p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e знак одно p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e 2 p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e 8 p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e π p \u003d B 2 8 π μ "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e μ в безпосередній близькості від поверхні екрану. Якщо це зменшення магнітного поля на екрані значно змінить магнітне тиск на місці магнітів, змушуючи їх рухатися? Боюся, тут необхідний більш докладний розрахунок.

2. Рух пластини : Чи можливо, що швидкість екрануючої пластини не зміниться?

Розглянемо наступний дуже простий і інтуїтивно зрозумілий експеримент: візьміть мідну трубу і тримайте її вертикально. Візьміть маленький магніт і дайте йому впасти в трубу. Магніт падає: i) повільно і ii) з рівномірною швидкістю.

Ваша геометрія може бути зроблена схожою на геометрію падаючої труби: розгляньте стовпчик магнітів, ширяють один над одним, тобто з парними полюсами, NN і SS. Тепер візьміть «многопластінчатой» щит, зроблений з паралельних листів, міцно утримуваних на місці на однаковій відстані одна від одної (наприклад, 2D-гребінка). Цей світ імітує кілька падаючих труб паралельно.

Якщо ви тепер утримуєте стовпчик магнітів у вертикальному напрямку і протягуєте через них многопластінку з постійною силою (аналогом сили тяжіння), то ви досягнете режиму постійної швидкості - по аналогії з експериментом з падаючої трубою.

Це говорить про те, що стовпчик магнітів або, точніше кажучи, їх магнітне поле діє на мідні пластини в'язкої середовища:

M p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e м m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e p l a t e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e v m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e ˙ m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e = - γ m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e В m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e V + F m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e п л л m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e м m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e п m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e L m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e T m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e е m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e v m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e ˙ m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e знак одно m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e - m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e γ m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e В m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e v m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e + m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e F m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e п m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e U m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e L m p l a t e v ˙ \u003d - γ B v + F p u l l "role \u003d" presentation "\u003e L

де γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e γ γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e γ γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В буде ефективний коефіцієнт тертя через магнітного поля, обуреного присутністю пластин. Через деякий час ви в кінцевому підсумку досягнете режиму, в якому сила тертя буде компенсувати ваше зусилля, і швидкість залишиться незмінною: v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v \u003d F v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e п л л v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e γ v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e v v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e знак дорівнює v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e F v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e п v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e U v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e L v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e L v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e γ v \u003d F p u l l γ B "role \u003d" presentation "style \u003d" position: relative; "\u003e В ,

Якщо ця швидкість дорівнює швидкості, яка була у вас до того, як ви втягнули пластини в магнітне поле, це питання того, як ви керуєте силою тяжіння. Примітка : Якщо немає тяги, то пластина буде просто зупинена ефектом магнітного гальма. Таким чином, ви повинні тягнути відповідно, якщо ви хочете мати постійну швидкість.

Екранування магнітних полів може бути здійснене двома методами:

Екранування за допомогою феромагнітних матеріалів.

Екранування за допомогою вихрових струмів.

Перший метод застосовується зазвичай при екранування постійних МП і полів низької частоти. Другий метод забезпечує значну ефективність при екранування МП високої частоти. Через поверхневого ефекту щільність вихрових струмів і напруженість змінного магнітного поля в міру поглиблення в метал падає по експонентному закону:

Показник зменшення поля і струму, який називають еквівалентній глибиною проникнення.

Чим менше глибина проникнення, тим більший струм тече в поверхневих шарах екрану, тим більше що створюється їм зворотне МП, витісняють з простору, зайняте екраном, зовнішнє поле джерела наведення. Якщо екран зроблений з немагнітного матеріалу, то екранує ефект буде залежати тільки від питомої провідності матеріалу і частоти екрануючого поля. Якщо екран зроблений з феромагнітного матеріалу, то за інших рівних умов зовнішнім полем в ньому буде наводитися велика е. д. з. завдяки більшій концентрації магнітних силових ліній. При однаковій питомій провідності матеріалу збільшаться вихрові струми, що призведе до меншої глибині проникнення й на краще екрануючій ефекту.

При виборі товщини і матеріалу екрана слід виходити не з електричних властивостей матеріалу, а керуватися міркуваннями механічної міцності, ваги, жорсткості, стійкості проти корозії, зручності стикування окремих деталей і здійснення між ними перехідних контактів з малим опором, зручності пайки, зварювання та іншим.

З даних таблиці видно, що для частот вище 10 МГц мідна і тим більше срібна плівки товщиною близько 0,1 мм дає значний екранує ефект. Тому на частотах вище 10 МГц цілком допустимо застосування екранів з фольгування гетинакса або склотекстоліти. На високих частотах сталь дає більший екранує ефект, ніж немагнітні метали. Однак варто враховувати, що такі екрани можуть вносити значні втрати в екраніруемого ланцюга внаслідок великої питомої опору і явища гістерезису. Тому такі екрани застосовні тільки в тих випадках, коли з внесеними втратами можна не рахуватися. Так само для більшої ефективності екранування екран повинен володіти меншим магнітним опором, ніж повітря, тоді силові лінії магнітного поля прагнуть пройти по стінках екрану і в меншій кількості проникають в простір поза екраном. Такий екран однаково придатний для захисту від впливу магнітного поля і для захисту зовнішнього простору від впливу магнітного поля створеного джерелом всередині екрану.

Існує багато марок сталі і пермаллоя з різними величинами магнітної проникності, тому для кожного матеріалу потрібно розраховувати величину глибини проникнення. Розрахунок проводиться по наближеному до рівняння:

1) Захист від зовнішнього магнітного поля

Магнітні силові лінії зовнішнього магнітного поля (лінії індукції магнітного поля перешкод) будуть проходити в основному по товщі стінок екрану, що володіє малим магнітним опором у порівнянні з опором простору всередині екрану. В результаті зовнішнє магнітне поле перешкод не впливатиме на режим роботи електричного кола.

2) Екранування власного магнітного поля

Таке кранірованіе використовується, якщо ставиться завдання запобігання зовнішніх електричних ланцюгів від впливу магнітного поля, створюваного струмом котушки. Індуктивності L, т. Е. Коли потрібно практично локалізувати перешкоди, створювані індуктивністю L, то таке завдання вирішується за допомогою магнітного екрану, як це схематично показано на малюнку. Тут майже всі силові лінії поля котушки індуктивності будуть замикатися через товщу стінок екрану, не виходячи за їх межі внаслідок того, що магнітне опір екрану набагато менше опору навколишнього простору.

3) Подвійний екран

У подвійному магнітному екрані можна уявити собі, що частина магнітних силових ліній, які вийдуть за товщу стінок одного екрану, замкнуться через товщу стінок другого екрану. Точно також можна уявити собі дію подвійного магнітного екрану при локалізації магнітних перешкод, створюваних елементом електричного кола, що знаходяться всередині першого (внутрішнього) екрану: основна маса магнітних силових ліній (лінії магнітного розсіювання) замкнеться через стінки зовнішнього екрана. Зрозуміло, що в подвійних екранах повинні бути раціонально обрані товщини стінок і відстань між ними.

Загальний коефіцієнт екранування досягає найбільшої велічііи в тих випадках, коли товщина стінок і проміжок між екранами збільшується пропорційно відстані від центру екрану, причому величина проміжку є середньою геометричною величиною товщини стінок примикають до нього екранів. При цьому коефіцієнт екранування:

L \u003d 20lg (H / НЕ)

Виготовлення подвійних екранів відповідно до зазначеної рекомендацією практично утруднено з технологічних міркувань. Значно доцільніше вибрати відстань між оболонками, прилеглими до повітряного проміжку екранів, більшим, ніж товщина першого екрану, приблизно дорівнює відстані між стеікой першого екрану і краєм екраніруемого елемента ланцюга (наприклад, котушки іідуктівності). Вибір тієї чи іншої товщини стінок магнітного екрану можна зробити однозначним. Раціональна товщина стінок визначається. матеріалом екрана, частотою перешкоди і заданим коефіцієнтом екранування. При цьому корисно враховувати наступне.

1. При підвищенні частоти перешкод (частоти змінного магнітного поля перешкод) магнітна проникність матеріалів падає і викликає зниження екранують властивостей цих матеріалів, так як у міру зниження магнітної проникності зростає опір магнітного потоку, який чиниться екраном. Як правило, зменшення магнітної проникності з підвищенням частоти йде найбільш інтенсивно у тих магнітних матеріалів, у яких є найбільша початкова магнітна проникність. Наприклад, листова електротехнічна сталь з малої початкової магнітної проникністю мало змінює величину jx з підвищенням частоти, а пермаллой, що має великі початкові значення магнітної проникності, вельми чутливий до підвищення частоти магнітного поля; магнітна проникність у нього різко падає з частотою.

2. У магнітних матеріалах, підданих дії високочастотного магнітного поля перешкод, помітно проявляється поверхневий ефект, т. Е. Витіснення магнітного потоку до поверхні стінок екрану, викликаючи збільшення магнітного опору екрану. При таких умовах здається, що майже марно збільшувати товщину стінок екрану за межі тих величин, які зайняті магнітним потоком при даній частоті. Такий висновок неправильний, тому що збільшення товщини стінок призводить до зниження магнітного опору екрану навіть при наявності поверхневого ефекту. При цьому одночасно слід враховувати і зміна магнітної проникності. Так як явище поверхневого ефекту в магнітних матеріалах зазвичай починає позначатися помітніше, ніж зниження магнітної проникності в області низьких частот, то вплив обох факторів на вибір товщини стінок екрану буде різним на різних діапазонах частот магнітних перешкод. Як правило, зниження екранують властивостей з підвищенням частоти перешкоди сильніше проявляється в екранах з матеріалів з високою початковою магнітною проникністю. Зазначені вище особливості магнітних матеріалів дають підставу для рекомендацій по вибору матеріалів і товщини стінок магнітних екранів. Ці рекомендації можуть бути зведені до наступних:

А) екрани зі звичайної електротехнічної (трансформаторної) стали, що володіють малою початковою магнітною проникністю, можна застосовувати при необхідності забезпечити малі коефіцієнти екранування (Ке 10); такі екрани забезпечують майже незмінний коефіцієнт екранування в досить широкій смузі частот, аж до декількох десятків кілогерц; товщина таких екранів залежить від частоти перешкоди, причому чим нижче частота, тим більша товщина екрана потрібно; наприклад, при частоті магнітного поля перешкод 50-100 гц товщина стінок екрану повинна бути приблизно дорівнює 2 мм; якщо потрібне збільшення коефіцієнта екранування або велика товщина екрана, то доцільно застосовувати кілька екранують шарів (подвійних або потрійних екранів) меншої товщини;

Б) екрани з магнітних матеріалів з високою початковою проникністю (наприклад пермаллой) доцільно застосовувати при необхідності забезпечення великого коефіцієнта екранування (Ке\u003e Ю) в порівняно вузькій смузі частот, причому товщину кожної оболонки магнітного екрану недоцільно вибирати більше 0,3-0,4 мм; екранує, таких екранів починає помітно падати на частотах, вище кількох сотень або тисяч герц, в залежності від початкової проникності цих матеріалів.

Все сказане вище про магнітних екранах справедливо по відношенню до слабких магнітних полів перешкод. Якщо ж екран знаходиться поблизу від потужних джерел електромагнітних полів і в ньому виникають магнітні потоки з великою магнітною індукцією, то, як відомо, доводиться враховувати зміну магнітної динамічної проникності в залежності від індукції; необхідно також враховувати при цьому втрати в товщі екрану. Практично ж з такими сильними джерелами магнітних полів перешкод, при яких треба було б рахуватися з їх дією на екрани, не зустрічаються, за винятком деяких спеціальних випадків, які не передбачають радіолюбительську практику і нормальні умови роботи радіотехнічних пристроїв широкого застосування.

тест

1. При магнітному екранування екран повинен:
1) Володіти меншим магнітним опором, ніж повітря
2) володіти рівним повітрю магнітним опором
3) володіти великою магнітним опором, ніж повітря

2. При екранування магнітного поля Заземлення екрану:
1) Не впливає на ефективність екранування
2) Збільшує ефективність магнітного екранування
3) Зменшує ефективність магнітног екранування

3. На низьких частотах (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
а) Товщини екрану, б) Магнітною проникності матеріалу, в) Відстані між екраном і іншими магнитопроводами.
1) Вірно тільки а і б
2) Правильно тільки б і в
3) Вірно тільки а й в
4) Всі варіанти вірні

4. У магнітному екранування при низьких частотах використовується:
1) Мідь
2) Алюміній
3) Пермалой.

5. У магнітному екранування при високих частотах використовується:
1) Залізо
2) Пермалой
3) Мідь

6. На високих частотах (\u003e 100кГц) ефективність магнітного екранування не залежить від:
1) Товщина екрана

2) Магнітною проникності матеріалу
3) Відстані між екраном і іншими магнитопроводами.

Використана література:

2. Семененко, В. А. Інформаційна безпека / В. А. Семененко - Москва, 2008р.

3. Ярочкин, В. І. Інформаційна безпека / В. І. Ярочкин - Москва, 2000р.

4. Демірчан, К. С. Теоретичні основи електротехніки III том / К. С. Демірчан С.-П, 2003 р.

Для екранування магнітного поля застосовуються два методи:

Метод шунтування;

Метод магнітного поля екраном.

Розглянемо докладніше кожен з цих методів.

Метод шунтування магнітного поля екраном.

Метод шунтування магнітного поля екраном застосовується для захисту від постійного і повільно змінює змінного магнітного поля. Екрани виготовляються з феромагнітних матеріалів з великою відносною магнітною проникливістю (сталь, пермаллой). При наявності екрану лінії магнітної індукції проходять в основному по його стінках (рисунок 8.15), які мають малий магнітним опором у порівнянні з повітряним простором усередині екрану. Якість екранування залежить від магнітної проникності екрану і опору муздрамтеатру, тобто чим товще екран і чим менше швів, стиків, що йдуть поперек напрямку ліній магнітної індукції, ефективність екранування буде вище.

Метод витіснення магнітного поля екраном.

Метод витіснення магнітного поля екраном застосовується для екранування змінних високочастотних магнітних полів. При цьому використовуються екрани з немагнітних металів. Екранування грунтується на явищі індукції. Тут явище індукції корисно.

Поставимо на шляху рівномірного змінного магнітного поля (малюнок 8.16, а) мідний циліндр. У ньому збудяться змінні ЕД, які, в свою чергу, створять змінні індукційні вихрові струми (струми Фуко). Магнітне поле цих струмів (рисунок 8.16, б) буде замкнутим; всередині циліндра воно буде направлено назустріч збудливій полю, а за його межами - в ту ж сторону, що і збудливу поле. Результуюче поле (рисунок 8.16, в) виявляється ослабленим у циліндра і посиленим поза ним, тобто відбувається витіснення поля з простору, займаного циліндром, в чому і полягає його екранує,, яке буде тим ефективніше, чим менше електричний опір циліндра, тобто чим більше протікають по ньому вихрові струми.

Завдяки поверхневому ефекту ( «скінеффекту») щільність вихрових струмів і напруженість змінного магнітного поля в міру поглиблення в метал падає по експонентному закону

, (8.5)

де (8.6)

- показник зменшення поля і струму, яке називається еквівалентної глибиною проникнення.

Тут - відносна магнітна проникність матеріалу;

- магнітна проникність вакууму, рівна 1.25 * 10 8 гн * см -1;

- питомий опір матеріалу, Ом * см;

- частота, Гц.

Величиною еквівалентної глибини проникнення зручно характеризувати екранує ефект вихрових струмів. Чим менше х 0, тим більше створюване ними магнітне поле, витісняють з простору зайнятого екраном, зовнішнє поле джерела наведення.

Для магнітною у формулі (8.6) \u003d 1, екранує ефект визначається тільки й. А якщо екран зробити з феромагнітного матеріалу?

При рівних ефект буде краще, так як\u003e 1 (50..100) і х 0 буде менше.

Отже, х 0 є критерієм екрануючого ефекту вихрових струмів. Цікавим є оцінити, у скільки разів щільність струму і напруженість магнітного поля стає менше на глибині х 0 в порівнянні, ніж на поверхні. Для цього в формулу (8.5) підставимо х \u003d х 0, тоді

звідки видно, що на глибині х 0 щільність струму і напруженість магнітного поля падають в е раз, тобто до величини 1 / 2.72, складовою 0.37 від щільності і напруженості на поверхні. Так як ослаблення поля всього в 2.72 рази на глибині х 0 недостатньо для характеристики екрануючого матеріалу, То користуються ще двома величинами глибини проникнення х 0,1 і х 0,01, що характеризують падіння щільності струму і напруги поля в 10 і 100 разів від їх значень на поверхні.

Висловимо значення х 0,1 і х 0,01 через величину х 0, для цього на підставу вираження (8.5) складемо рівняння

І ,

вирішивши які отримаємо

х 0.1 \u003d х 0 ln10 \u003d 2.3x 0; (8.7)

х 0.01 \u003d х 0 ln100 \u003d 4.6x 0

На підставі формул (8.6) і (8.7) для різних екранують матеріалів в літературі наведені значення глибин проникнення. Ці ж дані, з метою наочності, наведемо і ми у вигляді таблиці 8.1.

З таблиці видно, що для всіх високих частот, починаючи з діапазону середніх хвиль, екран з будь-якого металу товщиною 0,5..1,5 мм діє досить ефективно. При виборі товщини і матеріалу екрана слід виходити не з електричних властивостей матеріалу, а керуватися міркуваннями механічної міцності, жорсткості, стійкості проти корозії, зручності стикування окремих деталей і здійснення між ними перехідних контактів з малим опором, зручності пайки, зварювання та ін.

З даних таблиці випливає, що для частот більше 10 МГЦ плівка з міді і тим більше з срібла товщиною менше 0.1 мм дає значний екранує ефект. Тому на частотах вище 10 МГц цілком допустимо застосування екранів з фольгованого гетинаксу або іншого ізоляційного матеріалу з нанесеним на нього мідним або срібним покриттям.

Сталь можна використовувати в якості екранів, тільки потрібно пам'ятати, що через велику питомого опору і явища гістерезису екран зі сталі може вносити в екранують ланцюга значних втрат.

фільтрація

Фільтрація є основним засобом ослаблення конструктивних перешкод, створюваних в ланцюгах харчування і комутації постійного і змінного струму ЕС. Призначені для цієї мети помехоподавляющие фільтри дозволяють знижувати кондуктивні завади, як від зовнішніх, так і від внутрішніх джерел. Ефективність фільтрації визначається внесеним загасанням фільтра:

дБ,

До фільтру пред'являються наступні основні вимоги:

Забезпечення заданої ефективності S в необхідному частотному діапазоні (з урахуванням внутрішнього опору і навантаження електричного кола);

Обмеження допустимого падіння постійної або змінної напруги на фільтрі при максимальному струмі навантаження;

Забезпечення допустимих нелінійних спотворень напруги живлення, що визначають вимоги до лінійності фільтра;

Конструктивні вимоги - ефективність екранування, мінімальні габаритні розміри і маса, забезпечення нормального теплового режиму, стійкість до механічних і кліматичних впливів, технологічність конструкції т.д .;

Елементи фільтра повинні вибираються з урахуванням номінальних струмів і напруг електричного кола, а також викликаних в них кидків напруг і струмів, викликаних нестабільністю електричного режиму і перехідними процесами.

Конденсатори. Застосовуються як самостійні помехоподавляющие елементи і як паралельні ланки фільтрів. Конструктивно помехоподавляющие конденсатори поділяються на:

Двополюсні типу К50-6, К52-1Б, ЦЕ, К53-1А;

Опорні типу КО, КО-Е, КДО;

Прохідні некоаксиальність типу К73-21;

Прохідні коаксіальні типу КТП-44, К10-44, К73-18, К53-17;

Конденсаторні блоки;

Основною характеристикою Помехоподавляющие конденсатора є залежність його імпедансу від частоти. Для ослаблення перешкод в діапазоні частот приблизно до 10МГц можна використовувати двополюсні конденсатори з урахуванням малої довжини їх висновків. Опорні помехоподавляющие конденсатори застосовуються до частот 30-50 МГц. Симетричні прохідні конденсатори використовуються в двухпроводной ланцюга до частот порядку 100 МГц. Прохідні конденсатори працюють в широкому діапазоні частот приблизно до 1000 Мгц.

індуктивні елементи. Застосовуються як самостійні елементи придушення перешкод і як послідовні ланки помехоподавляющих фільтрів. Конструктивно найбільш поширені дроселі спеціальних видів:

Виткові на феромагнітному осерді;

Безвітковие.

Основною характеристикою Помехоподавляющие дроселя є залежність його імпедансу від частоти. При низьких частотах рекомендується застосування магнітодіелектріческіе сердечників марок пп-90 і ПП250, виготовлених на основі м-пермалоя. Для придушення перешкод в ланцюгах апаратури з струмами до 3А рекомендується використовувати ВЧ дроселі типу ДМ, при великих номінальних значеннях струмів - дроселі серії Д200.

Фільтри. Керамічні прохідні фільтри типу Б7, Б14, Б23 призначені для придушення перешкод в ланцюгах постійного, пульсуючого і змінного струмів в діапазоні частот від 10 МГц до 10ГГц. Конструкції таких фільтрів представлені на малюнку 8.17

Внесені фільтрами Б7, Б14, Б23 загасання в діапазоні частот 10..100 МГц зростає приблизно від 20..30 до 50..60 дБ і в діапазоні частот понад 100 МГц перевищує 50 дБ.

Керамічні прохідні фільтри типу Б23Б побудовані на основі дискових керамічних конденсаторів і безвіткових феромагнітних дроселів (рисунок 8.18).

Безвітковие дроселі представляють собою трубчастий феромагнітний сердечник з фериту марки 50 ВЧ-2, одягнений на прохідній висновок. Індуктивність дроселя складає 0.08 ... 0.13 мкГн. Корпус фільтра виконаний з керамічного матеріалу УФ-61, що має високу механічну міцність. Корпус металізований шаром срібла для забезпечення малого перехідного опору між зовнішньою обкладанням конденсатора і заземляющей різьбовій втулкою, за допомогою якої здійснюється кріплення фільтра. Конденсатор по зовнішньому периметру припаяний до корпусу фільтра., А по внутрішньому - до прохідного висновку. Герметизація фільтра забезпечується заливкою торців корпусу компаундом.

Для фільтрів Б23Б:

номінальні ємності фільтрів - від 0.01 до 6.8 мкФ,

номінальну напругу 50 і 250В,

номінальний струм до 20А,

Габаритні розміри фільтра:

L \u003d 25мм, D \u003d 12 мм

Внесене фільтрами Б23Б загасання в діапазоні частот від 10 кГц до 10 МГц зростає приблизно від 30..50 до 60..70 дБ і в діапазоні частот понад 10 МГц перевищує 70 дБ.

Для бортових ЕС перспективним є застосування спеціальних помехоподавляющих проводів з ферронаполнітелямі, що мають високу магнітну проникність і великі питомі втрати. Так у проводів марки ППЕ внесене згасання в діапазоні частот 1 ... 1000 МГц зростає з 6 до 128 дБ / м.

Відома конструкція многоштиревих роз'ємів, в яких на кожен контакт встановлюється по одному П-образним перешкодопридушуючі фільтри.

Габаритні розміри вбудованого фільтра:

довжина 9.5 мм,

діаметр 3.2 мм.

Внесене фільтром загасання в 50-омной ланцюга становить 20 дБ на частоті 10МГц і до 80 дБ на частоті 100 МГц.

Фільтрація ланцюгів харчування цифрових РЕЗ.

Імпульсні перешкоди в шинах харчування, що виникають в процесі комутації цифрових інтегральних схем (ЦІС), а також проникають зовнішнім шляхом, можуть призводити до появи збоїв в роботі пристроїв цифрової обробки інформації.

Для зниження рівня перешкод в шинах харчування застосовуються схемно-конструкторські методи:

Зменшення індуктивності шин «харчування», з урахуванням взаємної магнітної зв'язку прямого і зворотного провідників;

Скорочення довжин ділянок шин «харчування», які є загальними для струмів для різних ЦІС;

Уповільнення фронтів імпульсних струмів в шинах «харчування» за допомогою помехоподавляющих конденсаторів;

Раціональна топологія ланцюгів харчування на друкованій платі.

Збільшення розмірів поперечного перерізу провідників призводить до зменшення власного індуктивності шин, а також знижує їх активний опір. Останнє особливо важливо в разі шини «земля», в яка є зворотним провідником для сигнальних ланцюгів. Тому в багатошарових друкованих платах бажано виконати шини «харчування» у вигляді проводять площин, розташованих в сусідніх шарах (рисунок 8.19).

Навісні шини харчування, які застосовуються в друкованих вузлах на цифрових ІС, мають великі поперечні розміри в порівнянні з шинами, виконаними у вигляді друкованих провідників, а отже, і меншу індуктивність і опір. Додатковими перевагами навісних шин харчування є:

Спрощена трасування сигнальних ланцюгів;

Підвищення жорсткості ПП за рахунок створення додаткових ребер, що виконують роль обмежувачів, які оберігають ІС з навісними ЕРЕ від механічних пошкоджень при монтажі і налаштуванні вироби (рисунок 8.20).

Високою технологічністю відрізняються шини «харчування», виготовлені друкарським способом і що кріпляться на ПП вертикально (рисунок 6.12в).

Відомі конструкції навісних шин, встановлених під корпус ІС, які розташовуються на платі рядами (рисунок 8.22).

Розглянуті конструкції шин «харчування» забезпечують також велику погонну ємність, що призводить до зменшення хвильового опору лінії «харчування» і, отже, зниження рівня імпульсних перешкод.

Розводка харчування ІС на ПП повинно здійснюватися не послідовно (рисунок 8.23а), а паралельно (рисунок 8.23б)

Необхідно використовувати розведення харчування у вигляді замкнутих контурів (ріс.8.23в). Така конструкція наближається за своїми електричними параметрами до суцільних площин харчування. Для захисту від впливу зовнішнього помехонесущего магнітного поля по периметру ПП слід передбачити зовнішній замкнутий контур.

заземлення

Система заземлення - це електричний ланцюг, що володіє властивістю зберігати мінімальний потенціал, який є рівнем відліку в конкретному виробі. Система заземлення в ЕС повинна забезпечувати сигнальні і силові ланцюга повернення, захистити людей і устаткування від несправностей в ланцюгах джерел живлення, знімати статичні заряди.

До систем заземлення висувають такі основні вимоги:

1) мінімізація загального імпедансу шини «земля»;

2) відсутність замкнутих контурів заземлення, чутливих до впливу магнітних полів.

В ЕС потрібно як мінімум три роздільні ланцюга заземлення:

Для сигнальних ланцюгів з низьким рівнем струмів і напруг;

Для силових ланцюгів з високим рівнем споживаної потужності (джерела живлення, вихідні каскади ЕС і т.д.)

Для корпусних ланцюгів (шасі, панелей, екранів і металізації).

Електричні кола в ЕС заземляются наступним способами: в одній точці і в декількох точках, найближчих до опорної точки заземлення (малюнок 8.24)

Відповідно системи заземлення можуть бути названі однокрапкового і многоточечной.

Найбільший рівень перешкод виникає в однокрапкового системі заземлення із загальною послідовно включеної шиною «земля» (малюнок 8.24 а).

Чим далі видалена точка заземлення, тим вище її потенціал. Її не слід застосовувати для ланцюгів з великим розкидом споживаної потужності, так як потужні ФУ створюють великі поворотні струми заземлення, які можуть впливати на малосигнальний ФУ. При необхідності найбільш критичний ФУ слід підключити якомога ближче до точки опорного заземлення.

Багатоточкового систему заземлення (малюнок 8.24 в) слід використовувати для високочастотних схем (f≥10Мгц), підключаючи ФУ РЕМ в точках, найближчих до опорної точки заземлення.

Для чутливих схем застосовується схема з плаваючим заземленням (рисунок 8.25). Така заземлювальна система вимагає повної ізоляції схеми від корпусу (високого опору і низькою ємності), в іншому випадку вона виявляється малоефективною. Як джерела живлення схем можуть використовуватися сонячні елементи або акумулятори, а сигнали повинні надходити і залишати схему через трансформатори або оптрони.

Приклад реалізації розглянутих принципів заземлення для дев'ятидорожкова цифрового накопичувача на магнітній стрічці показано на малюнку 8.26.

Тут є такі шини землі: три сигнальні, одна силова і одна корпусні. Найбільш сприйнятливі до перешкод аналогові ФУ (дев'ять підсилювачів зчитування) заземлені за допомогою двох розділених шин «земля». Дев'ять підсилювачів запису, що працюють з великими, ніж підсилювачі зчитування, рівнями сигналів, а також ІС управління і схеми інтерфейсу з виробами передачі даних підключені до третьої сигнальної шині «земля». Три двигуна постійного струму і їх схеми управління, реле і соленоїди з'єднані з силовою шиною «земля». Найбільш сприйнятлива схема управління двигуном ведучого вала підключена ближче інших до опорної точки заземлення. Корпусні шина «земля» служить для підключення корпусу і кожуха. Сигнальна, силова та корпусні шини «земля» з'єднуються разом в одній точці в джерелі вторинного електроживлення. Слід зазначити доцільність складання структурних монтажних схем при проектуванні РЕЗ.