不均勻電場是電場區域內電場強度的大小和方向隨空間坐標而變的電場。反之，電場強度的大小和方向與坐標無關的電場被稱為均勻電場。
基本介紹
- 中文名：不均勻電場
- 外文名：non uniform eletric field
- 類型：物理
- 有關：電場區域內電場強度的大小和方向
- 程度表征：電場不均勻係數ƒ
均勻電場,性質,特點,常見的均勻電場,不均勻電場,均勻電場與不均勻電場,
均勻電場
電場中各點場強大小相等，方向相同，該區域電場為勻強電場，也可稱作均勻電場。[1]
性質
勻強電場的電場線，是疏密相同的平行的直線。
在勻強電場中，E=U/d ，U為兩點間電勢差，d為沿電場線方向的距離，單位是：伏/米(v/m)或牛/庫(N/C)。
特點
（1）電場強度方向處處相同，所以電場線是平行線。[1]
（2）電場強度大小處處相等，要求電場線疏密程度相同，就是電場線分布均勻。[1]
（3）帶電粒子在均勻電場中受到恆定的電場力作用。
常見的均勻電場
兩塊靠近的大小相等，互相正對並且互相平行的金屬板，分別帶有等量異種電荷時，它們間的電場除邊緣外，都是勻強電場。[1]
不均勻電場
電場的不均勻程度用電場不均勻係數ƒ表征：
為場域中的最大電場強度值。均勻電場的ƒ等於1,不均勻電場的ƒ總是大於1,即ƒ≥1。電場不均勻係數的倒數稱為絕緣利用係數η，η=1/ƒ，η≤1。
對於不均勻電場的計算，除了一些電極形狀比較簡單（例如同軸圓柱電極間的電場，同心圓球電極間的電場等）的情況可以用解析方法精確計算外，大部分情況下只能用近似的解析計算方法或電場數值計算方法計算，或用電場的實際測量或模擬測量技術測得。電場的數值計算方法有有限差分法、有限元法、模擬電荷法等。電場的模擬測量包括電解槽模擬和導電紙模擬測量。
不均勻電場中的電介質的性狀與電場的不均勻程度有關。根據其不均勻程度，不均勻電場可分為稍不均勻電場和極不均勻電場。若電場的不均勻程度不嚴重，當極間電壓達到足以使氣體介質發生自持放電時，氣體間隙就被擊穿（見氣體介質擊穿），這種電場稱為稍不均勻電場。若電場不均勻程度比較嚴重，當極間電壓達到足以使氣體介質發生自持放電時，氣體間隙並不被擊穿，只是電場強度較高處的氣體發生電暈放電；進一步提高電壓後，氣體間隙才被擊穿，這樣的電場稱為極不均勻電場。
也可以根據電場不均勻係數來區分不均勻電場。對於圓球形電極，當電場不均勻係數處於2～4時，極間電場為稍不均勻電場；當電場不均勻係數大於4時,極間電場為極不均勻電場。
電場的不均勻程度會影響電介質的絕緣強度。在其他條件相同的情況下，電場愈不均勻，電介質的絕緣強度愈低。
高壓電力設備中經常遇到的是極不均勻電場，例如高壓架空輸電線路周圍的電場，高壓交流電機線棒出槽處的電場，電力變壓器引線附近的電場等。屬於稍不均勻電場的電場有高壓靜電電壓表（見靜電系電錶兩電極間的電場，閥型避雷器放電間隙中的電場等。
均勻電場與不均勻電場
只要有電荷存在的地方，其周圍就一定存在電場，通過電磁感應就可能對人體或設備帶電。因此，帶電作業必須了解電場基本知識，加強防護措施。
根據電場強度的均勻程度，電場可以分為均勻電場與不均勻電場。
在均勻電場中，各點的電場強度的大小，方向都相同，如圖 (a)所示平板電容器中間 部分的電場即為均勻電場。上述情況以外的電場都是不均勻電場；按不均勻程度的差別，又可分為稍不均勻電場和極不均勻電場。稍不均勻電場如球距不大於球的直徑的球間隙電場，如圖(b)所示，極不均勻電場如棒一板間隙電場及棒一棒間隙電場，如圖(c)、（d)所示。棒一棒間隙電場屬於對稱的稍不均勻電場，棒一板間隙電場則屬於不對稱的不均勻電場。前者比後者稍均勻些。
分析絕緣結構的擊穿時，不僅要考慮絕緣距離，而且還要考慮電場不均勻程度的影響。對於同樣距離的間隙，電場愈不均勻，通常擊穿電壓愈低。電氣設備中的電場大多為不均勻電場，為了提高絕緣結構的擊穿電壓，必須設法減小電場的不均勻程度。
電極表面的電場強度與其表面的電荷密度成正比。在電極的尖端或邊緣，如圖(a)及（e)所示，由於曲率半徑小，表面電荷密度大，電力線密集，電場強度高，容易發生局部放電。這種現象稱為尖端效應或邊緣效應。電極的邊緣或尖端是造成極不均勻電場的重要原因，所以工程上常需要改善電極形狀，避免電極表面曲率半徑過小或出現尖角。
