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一种用保角变换求解带电Kelvin电容器边缘效应所产生静电力的解析模型
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O441.1[理学—电磁学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]清华大学电机系,北京100084, [2]中国计量科学研究院,北京100029
  • 相关基金:国家科技支撑计划(批准号:2011AA062000)、国家自然科学基金(批准号:51477160)和国家质检总局公益性行业科研专项项目(批准号:201010010)资助的课题.
中文摘要:

提出了一种用于弱力测量的带电Kelvin电容器产生静电力的新型工作方式.该工作方式的优点是在机械上可明显简化静电力的实现,避免了带电Kelvin电容器在传统工作方式下需要同步移动中心电极和保护电极的困难;缺点是因Kelvin电容器的边缘效应,会不可避免地随之产生一个小的静电力分量,需要准确建立它的数学模型,方可清晰地评估它对测量结果的影响.为解决此问题,本文采用部分电容模拟和保角变换,将二维电场的计算转换为一维电场计算问题,并基于此,得到了一种合理表征Kelvin电容器边缘效应所产生静电力分量的解析模型.通过与一个具体计算实例的有限元计算求解结果相比较,分析了所建立的解析模型的准确性.

英文摘要:

We present a new realization of weak electrostatic force based on Kelvin capacitor, which, compared with the conventional realization, simplifies the mechanical design without synchronously moving the central and guard-ring electrodes. However, a residual force due to the edge effect of the capacitor should be accurately known. In this paper, an analytic model of the electrostatic force generated from the edge effect is presented based on conformal transformations. The accuracy of the model is verified by the finite element calculation based on a micro-Newton weak force generation.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876