不均勻電場

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]

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)。

其物理意義為：沿電場線方向單位長度的電勢降落，單位長度電壓越大，場強越大。

注意：此公式只適用於勻強電場。 公式中的d是指電場中兩點間的距離沿電場方向的投影。電荷在其中受到恆定電場力作用，帶電粒子在其中只受電場力時做勻變速運動。

（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，就是電場線分佈均勻。[1]

（3）帶電粒子在均勻電場中受到恆定的電場力作用。

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]

電場的不均勻程度用電場不均勻係數ƒ表徵：

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。

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，帶電作業必須瞭解電場基本知識，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2 (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2(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2(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。 ^[1] 

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2(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 ^[2]  。