[发明专利]一种判断三维导体尖端附近介质是否被击穿的方法

说明书

一种判断三维导体尖端附近介质是否被击穿的方法，提出一种计算电场强度因子K的守恒积分；通过实验测试得到三维导体尖端附近介质被击穿的临界阈值Kc；比较K与Kc的数值大小；若K大于Kc，则介质被击穿；若K小于或等于Kc，则介质未被击穿。所述的电场强度因子K的表达式为：其中，积分曲面S可以是和三维导体表面有相贯线且包围了三维导体尖端的任意形状曲面。沿着S积分得到的强度因子K，是一个不变的恒定物理量。本发明克服了以前对于几何形状的突变而无法判断的缺陷，利用路径无关的积分，具有可行性和便利性。

技术领域

本发明涉及电磁场的技术领域，特别涉及一种判断三维导体尖端附近介质是否被击穿的方法。

背景技术

发明人在CN112100791A中公开了一种利用路径无关的积分来判断导体尖端前的介质被击穿的方法。但是，此方法是一种基于平面导体的模型，在实际应用中具有局限性。在实际应用中，更多的场景是在三维空间体系内。如何判断三维导体尖端附近介质是否被击穿，需要采用完全不同的发明构思来实现。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明一种判断三维导体尖端附近介质是否被击穿的方法。本申请的方法利用路径无关的积分，提出了一种来自守恒积分的物理量K(见式1)；通过实验测试得到导体尖端附近介质被击穿的临界阈值Kc；当来自守恒积分的物理量K大于临界阈值Kc时，导体尖端附近介质将会被击穿。

一种判断三维导体尖端附近介质是否被击穿的方法，

提出一种计算电场强度因子K的守恒积分；

通过实验测试得到三维导体尖端附近介质被击穿的临界阈值Kc；

比较K与Kc的数值大小；

若K大于Kc，则介质被击穿；若K小于或等于Kc，则介质未被击穿。

在一些实施方式中，所述的电场强度因子K的表达式为：

其中，积分曲面S可以是和三维导体表面有相贯线且包围了三维导体尖端的任意形状曲面。

在一些实施方式中，在三维导体尖端附近，沿着与锥形导体表面有相贯线且包围了锥形导体尖端的任意形状的曲面S积分，计算得到的强度因子K，是一个不变的恒定物理量。

在一些实施方式中，参数v₀的定义为

在一些实施方式中，参数S的定义为积分曲面。

在一些实施方式中，参数P的定义为

这里，Φ是电势函数，(E_x，E_y，E_z)是三个相互垂直的电场分量，而f是解析函数，其可表示为

在一些实施方式中，参数n的定义为与积分曲面垂直的单位外法向量n＝(n_x，n_y，n_z)。

在一些实施方式中，参数dS的定义为曲面积分的微元。

在一些实施方式中，参数θ的定义为球坐标下由原点出发指向远处任一点的矢量与直角坐标系的z轴所夹的天顶角。

在一些实施方式中，参数α的定义为导体圆锥面顶角的一半。