均匀电场与不均匀电场的电气特性

均匀电场与不均匀电场的电气特性只要有电荷存在的地方，其周围就一定存在电场，通过电磁感应就可能对人体或设备带电。因此，带电作业必须了解电场基本知识，加强防护措施。根据电场强度的均匀程度，电场可以分为均匀电场与不均匀电场，如下图所示列出了几种常见的均匀电场和不均匀电场。均匀电场与不均匀电场在均匀电场中，各点的电场强度的大小，方向都相同，如图(a)所示平板电容器中间部分的电场即为均匀电场。上述情况以外的电场都是不均匀电场；按不均匀程度的差别，又可分为稍不均匀电场和极不均匀电场。稍不均匀电场如球距不大于球的直径的球间隙电场，如图(b)所示，极不均匀电场如棒一板间隙电场及棒一棒间隙电场，如图(c)、（d)所示。棒一棒间隙电场属于对称的稍不均匀电场，棒一板间隙电场则属于不对称的不均匀电场。前者比后者稍均匀些。分析绝缘结构的击穿时，不仅要考虑绝缘距离，而且还要考虑电场不均匀程度的影响。对于同样距离的间隙，电场愈不均匀，通常击穿电压愈低。电气设备中的电场大多为不均匀电场，为了提高绝缘结构的击穿电压，必须设法减小电场的不均匀程度。电极表面的电场强度与其表面的电荷密度成正比。在电极的尖端或边缘，如图(a)及（e)所示，由于曲率半径小，表面电荷密度大，电力线密集，电场强度高，容易发生局部放电。这种现象称为尖端效应或边缘效应。电极的边缘或尖端是造成极不均匀电场的重要原因，所以工程上常需要改善电极形状，避免电极表面曲率半径过小或出现尖角。