大家下午好！上次我已經給大家做過一次報告了，見過了很多老朋友，我想這一次有很多新朋友。大家對這個題目相當感興趣，剛才在下面我也與大家討論過，電磁場的理論現(xiàn)在是全世界的科學家都在關注的問題，也是一個最基礎的物理理論，去年在歐洲已經進行了一個全世界最大的量子力學研究中心，最早我們在八幾年，鄧小平剛剛上臺的時候，在北大到八寶山也建了一個這樣的研究中心，加速器的軌道一般都要幾十公里，把力學壓縮以后進行觀察、碰撞產生的結果。現(xiàn)在電磁場理論實際上就是量子力學里面的部分，今天我們討論的所謂的電都是與電磁場有關系，無論是靜電還是電磁感應，都是現(xiàn)在很多沒有完全解決的問題，特別是帶著有場的東西，里面有著一些簡單的概念，這個場人們還沒有辦法解決，就用場把這個概念掩蓋住。比如說電動機怎么轉動，電子和轉子根本沒有接觸，因為里面存在場，有了電磁場的存在就轉動，這個場是什么現(xiàn)在還不清楚。電磁感應也是一樣，就像心靈感應一樣，你想想心靈感應，我想什么東西，你想什么東西，互相能夠知道嗎？這也是一個類似的概念，電磁感應現(xiàn)在沒有完全解決。我今天不講這么多了，因為上次講了一部分，有一些新概念引進來，我們先把雷電的產生過程與大家介紹一下。
今天講的內容大概就是這些，雷電的產生，ESD與雷電，ESD就是靜電放電；電磁感應與EMI，EMI就是電磁干擾，靜電的產生，帶電物體的電容，磁場感應與干擾，電子線路中的電磁干擾，傳導干擾、電磁輻射原理，還有對EMI進行測試，什么是EMC？EMC就是電磁兼容，雷電和EMI的防護，除了這些內容，我想都是大家比較感興趣的，也比較重要的，這些內容估計在書上找不到，因為這些都是我?guī)资陙淼墓ぷ鹘涷灴偨Y。我做這個技術已經做了四十多年，我從十幾歲就開始接觸電，是一個愛好者。后來我到了一個軍工廠從事雷達、識別器和雷達干擾機，這些東西都是比較尖端的國防工業(yè)技術。后來回來以后組建了康佳技術開發(fā)中心，一輩子都是做技術的，所以在技術工作的過程中積累了不少經驗。我現(xiàn)在已經退休了，所以我想能夠利用這個機會，很高興把我所知道的技術和經驗介紹給大家。
先初步認識一下什么是雷電。這是迪拜的世界上最高的塔遭雷劈所拍的照片，這個塔是800多米，是全世界最高的塔。按照這個距離量下去就知道它的路線有多少米。雷電就是靜電放電的過程。這也是迪拜塔受雷擊所拍的照片，這是一個鄉(xiāng)村遭雷擊的照片，這是樹林、山林遭雷擊的照片，這是大巴遭雷擊的照片，所以大家就知道了雷電有多么厲害。前兩天黑龍江和內蒙古的大興安嶺、小興安嶺發(fā)生火災也是因為雷電產生的。這是遭雷電劈的電視機，這是遭雷電擊壞的電腦設備，每年我們國家大概都有幾百萬臺電子設備遭雷擊損壞。
剛才跟大家介紹一下什么叫雷電和ESD，ESD就是靜電放電，雷電也屬于靜電放電，所以大家都知道ESD的危害性有多大。地球每秒鐘大概就有100多次閃電，每閃電一次能量就可以提供100w的燈泡供我們用3個月，在雨季平均每6分鐘就有一個人被雷電擊中，中國還不是受雷電受害最集中的地區(qū)，在非洲這些地區(qū)受雷擊更嚴重，上海電視塔平均每年要遭受33次大的雷擊，今年4月13日上海電視臺電子設備遭受不同程度的雷擊，天線站玻璃鋼都起火了，變成一個大火球燒起來了。還有一次是1992年在北京國家氣象中心也受到雷擊，損失了2000多萬元。在全世界每年受雷電擊壞的設備都是以千萬為單位，每年遭受的損失都是上千億。我們現(xiàn)在使用的電子設備價格越來越高，對防雷的要求也越來越高。
為什么會產生雷電？可能大部分人都不知道，我在這里就給大家講解一下雷電是怎么產生的。雷電是由于電磁場產生的，世界上什么電都是通過電磁場反應產生的。為什么會產生雷電呢？因為在離地球30公里外有一個電離層，電離層實際上就是最外的空氣受到太陽光、紫外線照射而產生電離，太陽光實際上也是一種電磁波，電磁波的作用相當于我們把一個食物放在微波爐里面加熱，原理是差不多的，但是微波的波長線很長，紫外線相當短，所以作用不一樣，用微波爐不能把空氣進行電離，只有紫外線能夠電離。被電離以后會分成兩層，一層帶正電，一層帶負電，與地球相對的一層帶正電，地球就是帶負電。地球是一個圓的，帶電的話相當于電層強度是散發(fā)性的，越靠近地球電容強度越高，靠近地球表面是100v，也就是說一米高的位置電容強度是100v電容強度就是用這個來表示，大家在中學里面很少用電位梯度的概念表達電容強度，后面我們在工作中還是用電位梯度來表示電容強度是最合適的，比如靈敏度、多少毫伏米都是屬于電感強度。以前是用牛頓的力學來表達，那個概念相對來說比較難理解，兩個帶電物體之間產生多少牛頓力的時候，換算成單位來表示電容強度，這個強度不太好理解，如果用電位梯度表示就很方便了。
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由于地球是帶電的，相對電容層來說。一個物體在地球空間里面就會受到電場的作用產生極化，什么叫極化？就是說一個物體原來是不帶電的，現(xiàn)在產生極化帶電，一端帶正電，一端帶負電。比如說這個源相當于一個導體，如果底下是絕緣的話，上面如果沒有屏蔽，我的上面就帶負電，下面帶正電，中間這個地方是不帶電的，人相對來說還是偏中性，但是雖然極化帶電的，但我總得來說還是變中性，帶的正電和負電都是相等的。如果把原來極化帶電的物體分成兩個，這兩個都會帶電。形象地說，一朵云在電場作用下極化帶電，但沒有產品電流，電感強度沒有達到這么高，如果把它分成兩塊就會產生電容帶電。現(xiàn)在由于風的作用，把它一吹變成兩塊，中間的地方分成兩塊，有一塊相當于帶負電，有一塊帶正電。這就表示電位曲線，中間這個地方表示電位反映，上面帶負電，下面帶正電，這個幅度越高表示帶電幅度也越高。這個沒有帶正電，那個沒有帶負電，電容性就破壞了，相對來說是帶負電，這個帶正電的。云帶電就是因為這樣產生的。
如果兩個極化帶電的云配在一起就是兩塊，原來沒有帶電的，只是極化帶電的兩個合在一起，相當于把體積加大，電位加高，相當于能量變大了。如果把兩塊帶負電或者兩塊帶正電的合起來，負電能量也在增加，正電能量也在增加，兩頭都變成是帶電的。大家注意，電感強度不管帶的定位多高，電感強度還是一樣的，電位梯度都是一樣，斜率也都是一樣的，不管大小，斜率都是一樣的，因為電感強度是由電子層決定的，所以斜率也是一定的。
如果一個帶電體之間分開的話，就有一個大的電位，絕對值相對來說也會偏高，這就是因為云受到極化帶電以后，分分離離又合合，使得云帶的電越來越高。帶電越來越高以后能量也越來越高，兩個碰在一起就會放電，就會產生雷電，雷電就是這樣產生的。雷電就是因為在地球的外圍空間里面存在電場，云又受到風的作用，才會互相分離又互相組合，使帶電物體的電位越來越高，最后形成放電。 還有摩擦帶電也是由于電場產生的，因為兩種不同的物體有接點電位差，電磁也是靠兩種不同物體產生的電位差，最后產生化學作用，之前電場沒有發(fā)生化學作用的時候，兩個物體靠在一起就會產生電場作用，就已經有了電位差，產生摩擦的話和雷電產生的過程一樣，來回分離又組合，最后產生一個高的電場。
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舉一個具體的例子，比如說我現(xiàn)在這個人站在地上，我是光著腳，地板是導電的，這個椅子是絕緣的，我從地面一站到椅子上就相當于我?guī)щ娏恕槭裁矗恳驗槲以瓉硎菢O化帶電，上面帶負電，下面帶正電，我站在地上下面就變成零，上面變成了-100v，站上去的時候相對來說我就變成帶電的人。所以，很多在半導體車間或者和集成電路接觸、打交道的人，不要隨隨便便用人摸集成電路，因為你這個人不知不覺就帶電了，你從門外面走進房子里很可能就帶電了，在上樓梯或者地板鋪有一層絕緣的東西，在絕緣以外的時候你不帶電，站上去就帶電了，因為上面有電層。還有空調的風吹出來的空氣會和你身體上面的衣服進行摩擦、感應，它容易帶電，用靜電筆來測，隨便碰衣服或頭發(fā)，上面帶的電基本上都有300v左右，如果摩擦幾下大概就有4000-5000v，所以靜電感應是相當厲害的，很多模型電路在送到工廠的時候就是用盒子包裝，因為盒子是導電的，如果用電表去量它好像沒有電阻，電阻是無窮大，其實它是導電的，相對來說電導率很低，也就是電阻很大。
