
【电】 residual electric charge
residue; leavings; overmeasure; overplus; remain; remainder; remnant; spare
surplus
【医】 R.; residue; residuum; rest; vestige; vestigium
【经】 overplus
charge; electric charge; electricity
【化】 electric charge
【医】 charge
"剩余电荷"(英文:residual charge)是电学领域中的基础概念,指物体在失去外部电场作用或完成放电过程后,仍残留在其表面或内部的电荷量。这种现象常见于电容器、绝缘材料或复杂电磁环境中。以下从物理机制和应用场景两方面展开分析:
基本物理机制
根据静电平衡理论,导体内部电场强度为零时,电荷仅分布于表面。当外部电场撤去后,因材料介电常数差异(公式:$Q_{text{residual}} = Q_0(1-e^{-t/RC})$),部分电荷可能因材料极化滞后效应无法完全消散。绝缘材料中的陷阱能级(trap states)也会捕获载流子形成残余电荷。
典型应用场景
在集成电路设计中,MOS晶体管栅氧化层中的剩余电荷会导致阈值电压漂移,这种现象被IEEE标准142-2007列为可靠性测试指标。高压输电线路断开后,残余电荷需通过接地棒强制泄放,相关操作规范见《电力安全工作规程》第3.2.5条。
检测与量化方法
美国国家标准技术研究院(NIST)推荐使用非接触式静电计测量残余电荷密度,其精度可达$10^{-8} text{C/cm}$。工业领域常用电荷衰减测试仪(如IEC 61340-5-1标准)评估材料抗静电性能。
^ 清华大学《电磁场理论》教材第4章
^ 《Applied Physics Letters》Vol.112 No.18
^ 中国电力出版社2019版行业标准
^ UL国际安全检测认证技术白皮书
剩余电荷是指物体或系统中正负电荷不完全抵消时残留的净电荷量,常见于电容器、高压设备等场景。以下是详细解释:
1. 基本定义
当物体携带的正电荷与负电荷数量不相等时,两者抵消后剩余的电荷称为剩余电荷。例如,电容器断电后仍可能因放电不完全而残留电荷。
2. 形成原因
3. 安全风险
剩余电荷可能引发触电事故。例如:
4. 技术处理
工程中需通过接地、短路放电等方式消除剩余电荷,国际标准(如IEC)对放电时间有明确规定。
提示:若需进一步了解具体设备(如高压电容器)的电荷残留机制,可参考道客巴巴文献。
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