Techniklexikon

elektromagnetische Abschirmung

Elektrodynamik und Elektrotechnik, Schirmung, das Fernhalten oder Einschliessen elektrostatischer, magnetostatischer oder elektromagnetischer Felder von oder in einem begrenzten Gebiet. Dabei heisst, vor allem bei der magnetischen Abschirmung, das Verhältnis der Feldstärken inner- und ausserhalb des abgeschirmten Gebiets Schirmfaktor S, dessen Logarithmus Schirmdämpfung.

1) elektrostatische Abschirmung, elektrische Abschirmung: Der abzuschirmende Raum wird allseitig mit einer leitenden Wandung umgeben. In den so entstehenden Hohlraum kann kein Feld eindringen, da das Innere eines Leiters inklusive eingeschlossener Hohlräume immer feldfrei ist. Die elektrischen Feldlinien enden in den Oberflächenladungen, die sich an der Aussenseite der Wandung infolge der elektrischen Influenz bilden. Praktische Ausführungen bestehen entweder aus massiven Metallwänden mit hoher Leitfähigkeit (Faraday-Käfig), oder, bei geringeren Anforderungen an die Abschirmwirkung, aus durchbrochenen Metallflächen, z.B. Drahtgitter. Diese zeigen jedoch in der Nähe des Gitters einen gewissen Durchgriff des elektrischen Feldes. Diese Abschirmung ist auch bei niederfrequenten Wechselfeldern wirksam. Eine elektrostatische Abschirmung ist in der Messtechnik vor allem zur Messung von grossen Widerständen (R  10 MW) bzw. kleiner Ströme oder Ladungen unerlässlich.

2) Abschirmung gegen Kriechströme: Eine Abschirmung gegen Kriechströme ist überall dort erforderlich, wo die durch die Isolierungen fliessenden Ströme vergleichbar mit den zu messenden bzw. den durch das Messobjekt fliessenden Strömen sind. Dies geschieht entweder mit Stützspannungen, welche die Potentialdifferenz an der Isolierung verringern, oder mit zusätzlichen Schutzelektroden (Guard-Technik).

3) Magnetische Abschirmung: In diesem Fall wird der abzuschirmende Raum mit einem magnetisch weichen Material mit hoher Permeabilitätszahl (m_r » 10³-10⁵) umgeben. Die Schirmwirkung nimmt mit m_r und der Wanddicke zu. Im magnetostatischen Fall beruht die Schirmung allein auf der Nebenschlusswirkung der magnetisch gut leitenden Hülle (magnetischer Kreis), bei Wechselfeldern kann die Wirkung durch Wirbelstrom-Effekte erheblich gesteigert werden.

4) Abschirmung elektromagnetischer Wechselfelder, Abschirmung in der Hochfrequenztechnik: Die Abschirmung ähnelt der elektrostatischen, es treten jedoch zusätzlich Wirbelstromverluste (Joulesche Wärme) und eine Stromverdrängung zur Oberfläche hin (Skin-Effekt) auf. Der Idealfall einer Hochfrequenz-Abschirmung ist eine völlig geschlossene metallische Hohlkugel. Während die elektrische Feldkomponente auf diese Weise vollständig abgeschirmt wird, ist die magnetische Abschirmung frequenzabhängig.

Ausser in der Messtechnik sind Abschirmungen notwendig bei Niederfrequenz- und Hochfrequenzkabeln, Telephonleitungen, als Schutzvorrichtung für Arbeitsräume gegen starke Felder (z.B. in der Nähe von Rundfunksendern oder Hochspannungsentladungen), insbesondere für Menschen mit Herzschrittmachern und ähnlichen Geräten (Elektrosmog).

elektromagnetische Abschirmung: a) Abschirmung eines elektrostatischen Feldes durch eine elektrisch leitende Umhüllung; b) Abschirmung eines magnetostatischen Feldes durch eine weichmagnetische Umhüllung.