无限长导线上的电荷密度

同轴导线

●内部导体与外部导体的电位差

圆柱形导体的内侧与外侧导体的电位差

导体间的电位差

●同轴导线的静电电容

静电电容

注：同轴导线的电位，请复习第13课的内容。

[1]同轴导线的空隙间的电位差

同轴导线的内部圆柱形导体与外部

柱状导体之间空隙的电位差V_ab（V）为

V_ab为同轴导线的导体之间的电位差（V）

ρ为内部导体的电荷线密度（C/m）

a为内部圆柱形导体的半径（m）

b为外部圆筒形导体的内径（m）

[2]同轴导线的静电电容

同轴导线的静电电容C（F/m）为

C为同轴导线的单位长度的静电电容（F）

V_ab为同轴导线空隙之间的电位差（V）

ρ为内部导体的电荷线密度（C/m）

ε为绝缘体的介电常数（F/m）(www.daowen.com)

a为内部圆柱形导体的半径（m）

b为外部圆筒形导体的内径（m）

同轴导线的结构

同轴导线

同轴导线被制作成外部导体包围着内部导体的结构，其电容的量，与无限长柱状同轴导体之间添加电介质的情况相同，都是由内部导体的外径为d（m）、外部导体的内径为D（m）以及绝缘体的介电常数ε所决定的。

同轴电缆

同轴导线又称为同轴电缆，广泛应用于高频信号的高效传输。信号在内部导体与外部导体之间传输，外部导体的金属不仅可以防止传输信号的外泄，又可以对外部干扰信号加以隔离，阻止了外部信号的侵入。同轴电缆的这种作用也被称为屏蔽。正是因为这种性能，同轴电缆的高频信号传输效率非常高，而且可以将外部电波和噪声信号的影响降低到最低的限度。所以，电视台、中继站以及工厂等场合，都采用同轴电缆来实现语音信号、视频信号以及传声器信号的传输。

实际应用中，根据电信号输送环境的不同，有采用铁搭和电线杆等支撑起来的架空线路，也有采用地中埋设的地下线路。同轴电缆也常被用于地下线路。通常都有接地的设备。同时，在导线电容上，地下线路和架空线路存在着较大的差异。当采用油浸绝缘纸或聚乙烯作电缆的绝缘材料，并对电缆的金属屏蔽层接地时，地下电缆的电容量大概为架空线的50倍左右，这也对线路的传输特性具有较大的影响。

地下送电线路的对地电容及电气特性

地下送电线路对地的电容较大，在地下送电线路比较集中的城市供电网中，在轻负载的夜间和节假日中经常会出现电流超前电压的情况，使得受电侧电压高于供电侧的电压。这种电压变高的现象被称为费兰梯效应（Ferrantieffect）如果处置不当，有可能造成用户家用电器的损坏。因此，需要采取措施来减少地下送电线路电容的影响。

另外，因为地下送电线路的对地静电电容大，线路对地的漏电流（充电电流）比架空线要大很多，因此，也是长距离高压输电线路不可忽视重要因素。因此，在节假日的轻负载的时候，在不降低供电可靠性的前提下，尽可能地停止部分线路的工作，将线路的电容降为原来的一半，以消除电路的费兰梯效应。

例题1

如图所示，22kV的CV同轴电缆内部导体外直径为30mm，绝缘层厚度为7mm，试求该电缆每千米的电容。聚乙烯绝缘体的相对介电常数为2.3。

【例题1解】

CV同轴电缆的外部金属导体内直径为D=30+7×2mm=44mm，其电容为

例题2

相对介电常数为2.3的绝缘材料用于某同轴电缆中，该电缆的静电电容为100pF/m，求该电缆绝缘体外径D与内导体外径d的比值D/d。

【例题2解】

同轴电缆的电容量为

电缆绝缘体外径D与内导体外径d的比值为