Электрическое поле симметрично возбуждаемого экранированного конденсатора с дополнительными электродами

摘要

Основным элементом эталонной полеобразующей системы Государственного первичного эталона единицы напряжённости электрического поля в диапазоне частот от 0 до 20 кГц ГЭТ 158-2020 является эталонный преобразователь, состоящий из экранированного конденсатора с плоскими круглыми пластинами и дополнительными электродами, подключаемыми к источнику напряжения переменного или постоянного тока. В связи с утверждением эталона в указанном составе и изменением схемы питания эталонной полеобразующей системы с несимметричной на симметричную максимальное значение воспроизводимой эталоном напряжённости увеличено с 2000 до 4000 В/м и повышена точность её воспроизведения и передачи. Для случая симметричного питания потребовалось вывести уравнение измерений, связывающее воспроизводимую величину и входные параметры эталонного преобразователя (напряжение, геометрические размеры). Представлен вывод уравнения измерений эталонного преобразователя, возбуждаемого симметричным напряжением, полученный в результате решения электростатической задачи с симметричными краевыми условиями для потенциала электродов. Найдены оптимальные значения напряжений, подаваемых на дополнительные электроды, с целью получения максимальной однородности электрического поля в области центра преобразователя. Показано, что неоднородность поля для конкретной реализации экранированого конденсатора составляет не более 0,1 %. Полученные результаты могут использоваться в области метрологии постоянных и переменных электрических полей при разработке эталонных источников электрического поля и рабочих эталонов.