电磁学 静电场(屏蔽)
静电屏蔽实验报告
静电屏蔽实验报告【实验名称】静电屏蔽实验【实验目的】1. 了解静电屏蔽的基本原理和作用；2. 掌握静电屏蔽实验的操作方法；3. 理解静电屏蔽在工程领域的应用。
【实验原理】静电屏蔽是通过某种导电材料将电荷引导到接地，从而避免电荷对设备或人体的干扰和损害。
在静电场中，导体可以通过引导电荷或者散射电场的方式来实现屏蔽作用。
通常使用的屏蔽材料包括金属网、导电布、金属箔等。
【实验器材】1. 静电源2. 周围无金属构件的实验台3. 金属网片4. 金属箔5. 电压表6. 接地线【实验步骤】1. 在一块干净的实验台上放置一张金属网片；2. 将静电源连接到金属网片上，并接通电源；3. 使用电压表测量金属网片上的电压；4. 将金属箔覆盖在金属网片上，并测量金属箔上的电压；5. 使用接地线将金属网片和金属箔分别接地，并测量电压。
【实验数据处理】根据测量数据，比较金属网片和金属箔在不同接地状态下的电压变化，分析静电屏蔽效果。
【实验结果】通过实验数据处理和分析，得出金属网片和金属箔都能实现一定程度的静电屏蔽效果。
当金属网片和金属箔接地时，其静电屏蔽效果更佳。
静电屏蔽材料的有效性与接地状态密切相关。
【结论】静电屏蔽是一种重要的电磁兼容技术，在电子设备设计和工程领域有着重要的应用。
通过实验了解了静电屏蔽的基本原理和作用，并掌握了静电屏蔽实验的操作方法。
实验结果表明，静电屏蔽材料的有效性与接地状态密切相关，接地是实现静电屏蔽效果的关键。
【意义和应用】静电屏蔽技术在电子设备、航空航天、医疗器械等领域有广泛的应用，能够有效减少电磁干扰和保护设备。
通过本次实验，加深了对静电屏蔽的理解，为今后在工程领域的应用提供了基础知识和实践经验。
【参考文献】1. 《电磁兼容性工程》2. 《工程电磁学》3. 《电磁屏蔽技术应用与发展》【附录：原始数据】实验数据和测量结果记录表格。
静电屏蔽与静电能量
ＶＯＩ ２ Ｎｏ． ．５ １
新 乡学 院 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉ ｘ ａ ｇ Ｕｎ ， ｓｔ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ ） ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｉｎ ｅ ｉ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｄ ｔ ｎ ｒ ｙ ｉ
ｏ ｌｃ ｒ ｓａ ｉ ｎ ｒ ｙ ａ ｄ ｅｅ ｔｏ ｔ ｔ ｉｌ ｎ ｒ ｙ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｈ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆ ｃ ａ ｇ ｄ ｓ ｅ ｔａ ｄ ｔ ｉｃ ｓ ｈ ｆｅｅ ｔｏ ｔ ｔ ｅ ｅ ｇ ｎ ｌｃ ｒ ｓ ａ ｉ ｆ ｄ ｅ ｅ ｇ ， ｎ ａ ｕ ｅ ｔ ｅ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｏ ｈ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ Ｏ ｄ ｓ ｕ ｓ ｔ ｅ ｃ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｎ ｆ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔＳ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｂ ａ ｃ ｌ ｔ ｇ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｔ ｔ ｎ ｒ ｙ ａ ｄ ｅｅ ｔｏ ｔ ｔ ｉｌ ｎ ｒ ｙ ｏ ｏ ｄ ｃｏ ａ ｉ ｇ ｏ ｈ ｈ ｅ ｈ ｃ ｎ ｓ ｙ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｈ ｌｃ ｒ ｓａ ｉ ｅ ｅ ｇ ｎ ｌｃ ｒ ｓａ ｉ ｆ ｄ ｅ ｅ ｇ ｆｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｎ ｃ ｃ ｅ
与静 电场 能 量 的 意 义 与 区 剐 。通过 计 算 处 于静 电平衡 状 态 导 体球 的 静 电 能 和静 电 场 能 ， 算 了 带 电 薄层 的厚 度 并 计 讨 论 了薄层 厚 度 的 意 义
关 键 词 ： 电屏 蔽 效应 ； 电平 衡 状 态； 电能 量 ； 电场 能 量 静 静 静 静 中 图分 类 号 ： ４ Ｏ４ １ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ４ ３ ２ （ ０ ８ ０ 一 ０ ４ ０ ｌ ７ — ３ ６ ２ ０ ） ｌ０ ２ — ４
２０ ０ ８年 ３月
大学物理笔记(6)电磁学(一)静电场
电荷体密度与电势关系
对于电荷体分布，可以取一小体积元，其电荷体密度为ρ， 则该体积元在距离r处产生的电势为dV=kρdV/r。电势ຫໍສະໝຸດ 与等势面概念及应用电势差定义
电势差是指电场中两点间电势的差值 ，用符号U表示，单位为伏特(V)。
种电荷相互吸引。
电场
电荷周围存在的一种特殊物质，对 放入其中的其他电荷有力的作用。
电场线
用来形象描述电场的曲线，电场线 上每点的切线方向表示该点的电场 强度方向，电场线的疏密程度反映 电场的强弱。
电场强度与电势
电场强度
描述电场强弱的物理量，用E表示 ，单位是牛/库仑（N/C）。电场 强度是矢量，方向与正电荷在该 点所受电场力方向相同。
电场强度
表示电场中某点的电场强弱 和方向的物理量，用E表示 。其方向与正电荷在该点所 受电场力的方向相同。
电势
描述电场中某点的电势能的 高低，用φ表示。电势差则 是两点间电势的差值，即电 压。
高斯定理
通过任意闭合曲面的电通量 等于该曲面内所包围的所有 电荷的代数和除以真空中的 介电常数。
常见误区及易错点提示
这种现象称为静电感应。
静电平衡
当导体内部电荷分布达到稳 定状态，即导体内部电场强 度为零时，称导体处于静电 平衡状态。此时，导体表面
电荷分布满足高斯定理。
屏蔽效应
处于静电平衡状态的导体， 其内部电场强度为零，因此 外部静电场对导体内部无影 响，这种特性称为屏蔽效应 。
介质在静电场中特性分析
01
电极化
05 静电场能量与能 量守恒定律探讨
静电场能量密度表达式推导
2020年高中物理竞赛(电磁学)静电场和稳恒电场(含真题练习题)：导体壳和静电屏蔽(共17张PPT)
接地时 4 0 a点 1 2 3 0
2 0 2 0 2 0 b点 1 2 3 0
2 0 2 0 2 0
1 A 2 3 B
a
E3 E2 E1
A板 1S 2S Q
1 2 3
b
电荷分布
E1 E2 E3
1 0
2
3
Q S
A
B
电荷分布 1 0
2
3
Q S
1 A 2 3 B
4 0r 2
r R1 R2 r R3 R1 r R2 r R3
Q q
场
强 分
E
布
0 r R1 R2 r R3
q q
q
4 0r 2
R1 r R2 B
A R1 R2 O R3
4 0r 2
r R3
球心的电势
R1
R2
R3
uo E • dr Edr Edr Edr Edr
2020高中物理学奥林匹克竞赛
电磁学篇[基础版] （含往年物理竞赛真题练习）
二、导体壳和静电屏蔽
1、空腔内无带电体的情况
腔体内表面不带电量， 腔体外表面所带的电量为带电体所带总电量。 导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关。
q2
2、空腔内有带电体
腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等 量异号，腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。
u
r
Edr
4 0r
练习 已知: 两金属板带电分别为q1、q2 求：1 、2 、3 、4
q1
q2
1 2 3 4
1
4
q1 q2 2S
2
3
q1 q2 2S
问题：
浅谈电磁场屏蔽
浅谈电磁场屏蔽【摘要】阐述了三种电磁场屏蔽的屏蔽原理，在屏蔽材料的选取、屏蔽效果、应用范围等方面对三者进行了比较。
【关键词】电磁场屏蔽；屏蔽原理；屏蔽材料；屏蔽效果0引言随着电子技术的发展，越来越多的电子电气设备进入人们的生活，电磁污染日益严重。
另一方面，由于电子电气设备小型化的要求，极易受外界电磁干扰而使其产生误动作，从而带来严重后果。
因此人们越来越重视电子产品的电磁兼容性（EMC），电磁场的屏蔽就是电磁兼容技术的主要措施之一。
根据条件的不同，电磁场的屏蔽一般可以分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。
三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。
但是由于所要屏蔽的场的特性不同，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。
1静电屏蔽静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入到某个区域。
实际上对于变化很慢的交流电而言，它周围的电场几乎和静电场一样，只是电荷的分布周期性地变化而已。
因此防止低频交流电的电场，也可以归结为静电屏蔽一类。
静电屏蔽对导体壳的厚度和电导率无特别要求，但对于低频交流电场，屏蔽壳要选电导率高一点的材料。
图1空腔导体屏蔽外电场静电屏蔽分为外屏蔽和全屏蔽。
空腔导体内无电荷，在外电场中处于静电平衡时，其内部的场强总等于零（图1），因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。
若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感应电荷，外表面会产生等量同号的感应电荷（图2），此时感应电荷的电场将对外界产生影响。
这时空腔导体只能屏蔽外电场，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。
如果外壳接地，即使内部有带电体存在，内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地（图3）。
此时外界无法影响壳内空间，内部带电体对外界的影响也随之消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。
实际使用中一般均采用接地的屏蔽方法，且金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果。
关于静电屏蔽现象的正确理解
关于静电屏蔽现象理解的常见错误分析安徽省含山高级职业中学郝必友（238171）【摘要】：在现行的高中物理（人教版）必修3-1《静电场》中关于静电屏蔽的知识讲的不是很多，在教学中我们会经常遇到一些问题，如果不加以仔细分析很容易出现错误。
本文就关于静电屏蔽的理解上经常出现的错误进行分析。
希望能对各位同行在进行静电屏蔽教学时有所帮助。
【关键词】：静电屏蔽，静电平衡【正文】关于静电屏蔽，课本上是这样叙述的：只要达到了静电平衡状态，不管导体本身是否带电或者处于外界电场中，内部都是没有电场的，这样导体的外表面就保护了它包围的区域，使之不受导体外界的电场或者自身外表面所带的电荷影响。
关于静电屏蔽，经常有下列几种常见的看法。
下面结合具体的例子来分析。
1.看法一：静电屏蔽时，内部不受外部的影响，所以，外部的电荷不会在内部产生电场请看下面的例子【例1】有一不带电的空心金属球，球心处放一点电荷+ q，球外有一电荷+ Q，如图1所示．当达到静电平衡时，关于空心球内的电场说法正确的是（）A．电荷Q在球内产生的电场强度为零；B．球外表面的电荷在球内的场强为零；C.Q与球外表面的电荷在球内的合场强为零，D．球内外表面的电荷在球内的合场强为零．解答与分析：空心金属球就是金属球壳、导体空腔．点电荷+ q置于球心处，金属球壳的内表面出现均匀分布的感应电荷－q，外表面出现感应电荷+q；而球外电荷+ Q在球壳外表面的右侧产生感应电荷－Q＇，左侧产生感应电荷+Q＇．因为静电平衡时导体内部任一点的场强为零，亦即导体内没有电场线存在，这说明球外电荷+Q所发生的电场线一部分延伸于无限远处，一部分终止于球壳外表面的负电荷上，不能穿过壳层而进入空心球内，故电荷Q不影响球内的电场，这就是所谓“内部不受外电场的影响”．这里必须注意，这句话并不是说壳外电荷不在壳内产生电场，而是壳外界的电荷与壳外表面上的电荷在壳外壁以内（包含金属壳层）任一点所产生的合电场强度为零．因此本题应是电荷Q与球外表面的电荷（q ±Q＇）在球内产生的合场强为零．所以，正确答案：C因此，看法一是不对的，正确理解应该是：所谓内部不受外部影响，是指外部电荷，导体外表面上感应电荷在导体内部产生的合场强为0，而不是说外界的电荷不能在导体内产生电场，例如，本题中电荷Q在导体内产生的电场就不是0.2.看法二：静电屏蔽时，导体内的电荷（包括内表面的电荷）不能在外界产生电场，这就是所谓的内部不能影响外部。
第四节 静电屏蔽
第十三章电场第四节静电屏蔽一、学习目标1、了解静电感应现象、静电平衡状态；2、理解电场中处于静电平衡状态下导体的特点；3、了解静电屏蔽现象及其应用。
二、重点和难点1、静电场中静电平衡状态下导体的特性即电场线分布。
2、运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因。
三、学习过程第一环节：创设情景，引入课题1、电场线的画法：电场线是由电荷出发画到2、静电感应：置于电场中的导体，导体内的自由电荷在电场力的作用下重新分布，导体两端出现等量的电荷的现象。
第二环节：目标确定，自主学习1．阅读课本P111内容第二段，区分两种电场：a、外电场E外：引起导体内自由电荷移动的电场（课本标为E）b、感应电场E感：导体内感应电荷产生的电场（课本标为E’）2. 阅读课本P111内容第二段，解决有关导体的静电平衡问题：处于电场中的导体，导体两面上感应出来的感应电荷的电场E’和原电场E叠加，使导体内合电场场强E合= 减弱，当导体内各点的合场强都等于时，导体内的自由电子不再做定向移动。
结论：a、静电平衡状态：导体中(包括表面)没有自由电荷的的状态b、处于静电平衡状态的导体,导体内部的处处为零，即E内＝0.3．静电屏蔽现象：处于静电平衡状态的导体壳，不再受外部电场的影响．第三环节：小组合作，探究解疑1．在图13-18的图甲中，为什么自由电子逆着电场线方向（向左）移动?2．导休处于静电平衡时，导体中（包括导体表面）已经没有电荷的定向移动，那先前已经移动了的电荷分布在哪里？3．在图13-18的图丙中，导体内部部分为什么没有画电场线? 你能否根据丙图中所画电场线特点判断如下题？一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷，其电场分布是图中的哪一个（）4．处于静电平衡状态的导体,感应电荷的电量未知(也难知),你如何求出感应电荷在导体内某点的场强的大小和方向? 由此能否完成下题的计算？长为L的导体棒原来不带电，将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示，当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于__________．第四环节：展示点评，归纳提升①展示小组代表在后黑板板书该小组要展示的题目及解答。
大学物理笔记(6)电磁学(一)静电场
大学物理笔记(6)电磁学(一)静电场contents •静电场基本概念与性质•库仑定律及其应用•电场线与等势面描绘方法•静电场中导体性质研究•静电场中绝缘体性质研究•静电场能量与能量守恒定律目录静电场基本概念与性质电荷电场电场线030201电荷与电场电场强度描述电场强弱的物理量，用E表示，单位是牛/库仑（N/C）。
电场强度是矢量，方向与正电荷在该点所受电场力方向相同。
电势描述电场中某点电势高低的物理量，用φ表示，单位是伏特（V）。
电势是标量，只有大小，没有方向。
电势差电场中两点间电势的差值，用U表示，单位是伏特（V）。
电势差是标量，有正负之分。
电场强度与电势静电场中的导体和绝缘体导体内部存在大量自由电子的金属物体。
在静电场中，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体表面。
绝缘体内部几乎没有自由电子的物体。
在静电场中，绝缘体内部和表面都可以存在电荷。
静电平衡导体在静电场中达到稳定状态的过程。
在静电平衡时，导体内部电场强度为零，电荷分布在导体表面，且表面电荷分布与导体形状有关。
静电感应与电荷守恒静电感应当一个带电体靠近一个导体时，由于电荷间的相互作用力，导体会发生电荷重新分布的现象。
电荷守恒定律在一个孤立系统中，无论发生何种变化或相互作用，其总电荷量始终保持不变。
即电荷既不能被创造也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
库仑定律及其应用库仑定律表述库仑定律是描述真空中两个静止点电荷之间相互作用力的定律。
库仑定律的表述为：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。
点电荷间相互作用力计算连续分布电荷间相互作用力计算库仑定律在实际问题中应用库仑定律在电磁学、原子物理等领域有着广泛的应用。
例如，在电场强度的计算中，可以利用库仑定律计算点电荷在空间中产生的电场强度分布；在电势差的计算中，可以利用库仑定律计算两个点电荷之间的电势差；在电容器、电阻器等电器件的设计和制造中，也需要利用库仑定律进行相关的计算和分析。
静电屏蔽的原理及现象解释
静电屏蔽晶体管GAT
由于器件工作时,厚基区同时充当JFET的栅极,在高压条件下 对薄基区产生类似真空电子管的栅极静电屏蔽效应,减弱了集电极 附近的电场强度,所以GAT又可称作为双极型静电屏蔽晶体管. GAT工作时,器件内部的有源器件和以及JFET浑然一体,相互间紧 密配合,扬长避短,各尽其用,使器件呈现出明显优于普通双极型晶 体管的良好特性,其主要表现在以下三个方面: 解决了高反压与特征频率,开关速度对双极型器件基区宽度要求上 的矛盾. 与普通BJT相比,易于实现低饱和压降指标. 具有高的工作可靠性.
ⅲ 在导体外部，紧靠导体表面的点的场 强方向与导体表面垂直，场强大小与导体 表面对应点的电荷面密度成正比。 （二）静电屏蔽的原理 1.什么是静电屏蔽？ 处于静电平衡状态下的导体，内部的场 强处处为零。这样，导体壳就可以保护它 所包围的区域，使这个区域不受外部电场 的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 2.屏蔽原理
我们来看看实验中的现象
屏蔽服
小鸟安然无恙
高压放电区的保护
二、静电屏蔽的原理及现象解释
（一）静电平衡及其性质 1.什么是静电平衡？ 自由电子不做宏观运动（没有电流）时，导 体处在静电平衡状态。 静电平衡的必要条件是导体内部各点的场强为 零。 2.静电平衡的性质 ⅰ导体是等势体，导体表面是等势面。 ⅱ 导体内部电荷体密度为零，电荷只能分布在 导体的表面。
高浓度农药水悬浮体系中分子长大现象的抑 制和多层静电屏蔽系统的研究开发
分子长大现象已成为水悬浮体系农药剂型(EW,SC,SE)开发和 产业化的主要技术障碍之一. 同浓度水悬浮体系中分子长大的现象规律性的研究结合近十年 来一系列水基化农药新制剂的研究,对高浓度水悬浮体系中农药 分子长大现象进行了系统观察,综合和研究,现归纳为两大类五种 表现:
唯一性定理与静电屏蔽
当且仅当导体空腔既不接地又不与外界绝缘（例如，有绝缘包皮的导线穿过空腔 与外界相连），且导体空腔内的电荷总电量变化，此时外表面的感应电荷总电量 会作相同的改变，腔外区域的第二类边界条件改变，腔外电场也改变四、结 语 对于导体空腔来说，当且仅当导体空腔不接地、腔内与外界不绝缘并引起导体空 腔内的电荷总电量变化时，腔外电场会受到腔内电场变化的影响，其它情况下导 体空腔对腔内腔外静电场是互相屏蔽的。 唯一性定理在电动力学和电磁场理论课程中是个重点，也是难点。用唯一性定理 分析导体的静电屏蔽，可以作为了解性内容在大学物理电磁学的教学中介绍，有 助于学生较全面的理解静电屏蔽，并且为电动力学或者电磁场理论课程的学习做 准）［M］. 北京：高等教育出版社，1997：59～61 2 贾起民、郑永令、陈暨耀. 电磁学（第二版）［M］. 北京：高等教育出版社， 2001：78～79
大学物理中处理的是均匀无限远边界或面对称、球对称、轴对称的理想情况，而实际的电 磁场要复杂得多，处理的多是有限区域、边界形状也不规则的边值问题。处理这类问题时， 利用唯一性定理有时是非常方便的。在大学物理的电磁学部分利用唯一性定理可以较全面 的分析静电屏蔽，对理解唯一性定理和后续的电动力学或者电磁场理论课程的学习也是很 有意义的。 一、唯一性定理 设区域V的边界S为导体，V内电荷分布 及介质分布确定，V的边界S满足下列条件之一时， 则V内电场唯一确定：第一类边界条件是导体的电势 已知；第二类是各导体表面上的电量 Q已知。［1］ 二、导体空腔内的电场 由于静电感应，静电平衡时导体空腔内表面上的电量由腔内电荷决定，总代数和为零。当 腔内电荷分布 给定时，腔内表面电量Q确定，腔内区域的边界条件由腔内电荷总量确定的 第二类边界条件，与腔外电场无关。由唯一性定理，腔内电场由腔内电荷分布唯一确定， 与腔外电场无关，与导体是否接地无关，导体空腔对腔外的电场是完全屏蔽的。［2］ 三、导体空腔外的电场 若导体空腔接地，空腔的电势始终为零，腔内、腔外区域均属于第一类边界条件。由唯一 性定理，腔外电场由腔外电荷及介质分布决定，不受腔内影响。［2］ 当导体空腔与外界绝缘时，腔内电荷电量守恒，总量不变。腔内电荷如果只是空间分布改 变，导体空腔内的电场改变，对外表面总电量无影响，腔外区域属于不变的第二类边界条 件。由唯一性定理，此时腔外电场不受腔内电场变化的影响，所以绝缘导体空腔对腔内腔 外的电场也是相互屏蔽的（见图1）。
关于电磁屏蔽原理与技术的探讨
关于电磁屏蔽原理与技术摘要：从电磁屏蔽的屏蔽原理出发，阐述了电磁屏蔽的分类及特点，并探讨了屏蔽材料的性能和应用场合，简要介绍了电磁屏蔽技术。
关键词：电磁屏蔽屏蔽原理屏蔽材料屏蔽效果1 引言随着电子技术的发展，人们在生产生活中使用的电子电气设备越来越多, 汽车、电子、通信、计算机及电器设备大量进人家庭,电磁波向外辐射的电磁能量正以每年7%-14%的速度递增, 电磁环境污染日益严重。
另一方面, 电子电气设备对外界电磁环境的敏感性增加, 电子电气设备由于日趋数字化、高度集成化、信号电平小量化以满足其高速化、轻量化和小型化的要求, 极易受外界电磁干扰而使其产生误动作, 从而带来严重后果。
基于上述原因，人们越来越重视电子产品的电磁兼容（EMC），电磁屏蔽技术应用得越来越广泛。
通讯产品、医疗设备、家用电器等，尤其是防止信息泄漏和增强抗干扰的军用设备，必须对设备进行电磁屏蔽，以减少环境对设备的辐射干扰或者设备对环境的电磁污染.电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一，即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。
2 电磁屏蔽的分类电磁屏蔽一般可以分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。
三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。
它们都是利用屏蔽体（具有特定性能的材料）阻止或衰减电磁干扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一。
但是由于所要屏蔽的场的特性不一样，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。
2.1 静电屏蔽静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入到某个区域.实际上对于变化很慢（例如50Hz）的交流电而言，它周围的电场几乎和静电场一样，只是电荷的分布周期性地变化而已。
因此，防止低频（50Hz）交流电的电场也可以归结为静电屏蔽一类。
静电屏蔽是静电平衡的必然结果。
导体的静电平衡条件是其内部场强处处为零。
静电屏蔽
静电屏蔽为防止外界的场(包括电场、磁场,电磁场)进入某个需要保护的区域,称为屏蔽.屏蔽分为静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽是电磁学的三种不同分支.这三种屏蔽的根本目的则是依据不同的物理原理,利用屏蔽壳上由外场产生的感应效应来抵御外场的影响,从而为“保护区”设立了屏障,抑制了外界的干扰。
静电屏蔽[1]:为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。
空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽。
空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部的场强总等于零。
因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。
若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感生电荷。
如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。
如果外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。
外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。
为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。
例如电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。
在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础。
因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义，我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论。
（一）封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响。
如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电（如图1）。
静电平衡时壳内无电场。
这不是说壳外电荷不在壳内产生电场，根发电场。
静电场知识点
静电场知识点静电场是物理学中的一个重要概念，它描述了电荷之间相互作用的现象。
本文将介绍一些与静电场相关的知识点，包括静电场的基本概念、库仑定律、电场强度、电势能以及静电屏蔽等。
一、静电场的基本概念静电场是指存在静止电荷所产生的电场。
在静电场中，电荷间的作用力是通过电场来传递的。
电场可以通过电场线来表示，电场线的方向指向电荷的正电荷方向。
静电场中电场线的密度表示电场的强弱，密集的电场线意味着电场的强度较大。
二、库仑定律库仑定律是描述静电相互作用的定律。
根据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们的电荷大小成正比，与它们之间距离的平方成反比。
具体表达式为：F = k * (q1 * q2) / r^2其中，F为两个电荷之间的作用力，q1和q2分别为两个电荷的大小，r为它们之间的距离，k为库仑常数。
三、电场强度电场强度是描述单位正电荷所受电场力的大小和方向的物理量。
用E表示电场强度，它是一个矢量，方向与电场力的方向相同。
电场强度可以通过以下公式计算：E =F / q其中，F为单位正电荷所受电场力，q为单位正电荷的电荷量。
电场强度可以用N/C或V/m来表示。
四、电势能电势能是指电荷由于所处位置而具有的能量。
在静电场中，电势能可以通过电势来描述。
电势是指单位正电荷所具有的电势能。
电势可以用V表示，是一个标量。
在静电场中，电势的变化可以通过以下公式计算：V = k * (q / r)其中，V为电势，q为电荷量，r为距离，k为库仑常数。
五、静电屏蔽静电屏蔽是指通过合适的导体将某一区域与外部电场隔离开来的现象。
静电屏蔽可以有效减少外界电场对内部电荷的影响。
在静电屏蔽中，导体的存在会导致电荷在表面上重新分布，使得内部电场减弱。
静电屏蔽可以应用于各种电子设备和工业生产中，以保护电路的正常运行和避免静电干扰。
结语通过本文的介绍，我们了解了静电场的基本概念、库仑定律、电场强度、电势能以及静电屏蔽等知识点。
掌握这些知识，可以更好地理解电荷之间的相互作用，并应用于实际生活和工作中。
高二作文之高中物理静电屏蔽实验探究式课堂教学设计
高中物理静电屏蔽实验探究式课堂教学设计摘要：近年来，随着高中课改的深入推进，实验探究式课堂教学模式越来越受到教师的关注，并逐渐成为提升高中课堂教学质量和效益的重要保障。
基于此，以高中物理“静电屏蔽”教学内容为例，开展“静电屏蔽”实验探究式课堂教学，破解“静电场”这一章节学习中长期困扰学生的难题。
关键词：静电屏蔽；实验探究；课堂教学一、“静电屏蔽”实验说明“静电屏蔽”是高中物理选修3-1“静电场”这一章节最后一个知识点，是静电平衡知识的延深和应用，也是每年高考重点考查的内容之一。
如此重要的知识点不论是学生还是教师都花了大力气、下了大功夫。
但是，通常是教师“理论的教”和学生“死记的学”无法融通，课堂教学效果差，绝大部分学生反映“静电屏蔽”知识难学、难用、难理解，遇到和“静电屏蔽”相关的题目更不知如何解题。
如何破解这一难题，转变理论教学模式是关键。
“静电屏蔽”实验探究式课堂教学以设计性、探究性实验为载体，在课堂教学中以验电羽、感应起电机、轻质金属导体球、金属网罩、彩带、导线、竹签等常用的实验仪器为辅助，设计了三个探究式实验。
通过教师的现场实验、理论指导，以学生的实验探究学习为主线开展“静电屏蔽”课堂教学，从各个方面对“静电屏蔽”的难点进行突破，提升课堂教学效率，引导学生走出困惑，真正理解并学会应用“静电屏蔽”这一知识点。
二、“静电屏蔽”实验探究式课堂教学实施过程【复习】1.静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动。
2.静电平衡的特点：导体内部场强为零；净电荷只分布在导体表面。
【引入】1.电力工人高压线上带电检修的图片。
2.视频资料：用高压电电击金属网做成的金属笼，笼内站一孩子，孩子可以用手触摸金属笼内壁，不会受任何影响。
提出问题：金属网罩中的孩子为什幺能够安然无恙？让学生带着问题开始思考和学习。
【新课】1.静电屏蔽现象（1）演示实验一利用验电羽、彩带、金属网罩演示处于静电平衡状态的导体的电荷分布情况。
静电屏蔽原理
静电屏蔽原理
静电屏蔽是一种常见的电磁屏蔽技术，它主要应用在电子设备、通讯设备、航空航天设备等领域，用于防止电磁干扰和静电放电对设备的损害。
静电屏蔽原理是通过合理设计和布置导电材料，使得电磁波或静电场无法穿透到被屏蔽的区域，从而保护设备的正常工作。
静电屏蔽的原理主要包括静电场屏蔽和电磁波屏蔽两种方式。
静电场屏蔽是通过导电材料将静电场的能量分散到大范围区域，从而减小静电场的强度，达到屏蔽的效果。
而电磁波屏蔽则是通过导电材料吸收或反射电磁波的能量，使得电磁波无法穿透到被屏蔽区域，从而实现屏蔽的目的。
在静电屏蔽的设计中，需要考虑导电材料的选择和布置。
常见的导电材料包括铜、铝、镍等金属材料，以及导电涂料、导电布等。
这些导电材料具有良好的导电性能，能够有效地吸收或反射电磁波的能量，从而实现屏蔽的效果。
在布置方面，需要确保导电材料能够完全覆盖被屏蔽区域，并且导电材料之间需要良好地接地连接，以确保屏蔽效果的稳定和可靠。
除了导电材料的选择和布置，静电屏蔽的效果还受到频率和波长的影响。
对于不同频率和波长的电磁波或静电场，需要采用不同的屏蔽材料和屏蔽结构，以保证屏蔽效果的最大化。
此外，还需要考虑到设备的使用环境和工作条件，以确保静电屏蔽能够在各种复杂的环境下保持良好的屏蔽效果。
总的来说，静电屏蔽是一种重要的电磁屏蔽技术，它能够有效地保护设备免受电磁干扰和静电放电的影响。
通过合理设计和布置导电材料，静电屏蔽能够实现对电磁波和静电场的屏蔽，从而确保设备的正常工作。
在实际应用中，需要根据不同的需求和环境条件，选择合适的屏蔽材料和屏蔽结构，以实现最佳的屏蔽效果。
电磁学4.6两种介质分界面上的边界条件
实际上边界条件就是把积分方程放到边界突变处得 到的结果
导体界面上的边界条件
设界面上有自由电荷积累0
高斯定理和电流连续性方程可得
S
j
dS
底1
j
dS＋ 底2
j
dS＋ 侧面
j
dS＝－
dq dt
d dt
0dS
S
j1 nS j2 nS
n
（j02
j01 )
0
t
0 S
t
恒定电流 0 0 ( j2 j种不同介质的分界面上，两部分介质的
、、不同相应地有三组边界条件
磁介质界面上，B法向连续，H切向连续
n (B2 B1) 0 n (H2 H1) 0
电介质界面上，D法向连续，E切向连续
两种介质分界面上的边界条件
要点：
界面上介质的性质有一突变，这将导致静电场也会 有突变
电场、磁场的高斯定理、环路定理的积分形式在边 界上依然成立，可以把不同介质的场量用积分方程 联系起来
方程的微分形式只适用于非边界区域，对于边界突 变处，方程的微分形式已失去意义
通常用积分方程还不能直接求得空间各点场量的分 布，所以常常要将方程的积分形式变换成微分形式
磁路定理
IR
m mRmi
I Ri
i
I li
i iSi
m Rmi
i
m
i
li
0 i Si
空气中，磁阻大，通量小
介质中，磁阻小，通量大，磁通量较多通 过介质，磁力线集中在铁芯内。
串联磁路：无分支磁路
m NI (Rm1 Rm2 )
Rm1
1
1
高中物理电磁学知识
高中物理电磁学知识电磁学是物理学的重要分支，研究电荷和电荷之间的相互作用以及静电场、电流、磁场和电磁感应等现象。
本文将详细介绍高中物理电磁学的基本知识，包括静电场、电流、磁场和电磁感应等内容。
1. 静电场静电场是由静止的电荷引起的，它是指周围空间中由于电荷分布不均匀而产生的电场。
静电场有两个重要特征：一是电荷分布对电场产生影响，二是电场对电荷施加力。
静电场的电场强度E表示单位正电荷所受的力，其方向沿电场线指向负电荷。
2. 电流电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量，通常用字母I表示，单位是安培（A）。
电流的大小与导体内的自由电子数目和电子的速度有关。
电流有两种性质：电流的守恒和欧姆定律。
守恒定律指出，在任何一个闭合回路中，电流的总和为零；欧姆定律则描述了电流与电压和电阻之间的关系，即I=U/R，其中U表示电压，R表示电阻。
3. 磁场磁场是由磁体或电流产生的，它是指在空间中存在的磁力的场。
磁场有两种表示方式：矢量法和标量法。
矢量法用矢量B表示磁感应强度，其方向垂直于磁场线；标量法用标量B表示磁场强度，其大小与磁场的强弱有关。
磁场对磁铁或电流有引力或斥力的作用，同时也对运动的带电粒子施加洛伦兹力。
4. 电磁感应电磁感应是指通过磁场引起电流或通过电流引起磁场的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化引起导线内的磁通量变化时，导线两端会产生感应电动势。
电磁感应是电力生成与传输的基础，也是发电机和变压器等电器设备的工作原理。
综上所述，高中物理电磁学知识包括静电场、电流、磁场和电磁感应等内容。
这些知识都是理解电磁现象和应用电磁技术的基础，对于进一步研究电磁学和应用电磁技术都具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用电磁学知识。
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另一部分导体上给定带电量 (混合条件)
2.应用 1)静电屏蔽
q qR R
外半径均为R的两个导体球壳 如图
腔内均有一个电量相同的点电荷
由唯一性定理知 两者壳外区域场分布相同 两球壳电势相同
2)电像法 如果在电荷附近放置一定形状的导体， 由于导体上感应电荷情况的复杂性， 直接解场不够方便。 但如果导体形状比较简单， 而且原电荷是线电荷或者点电荷， 可采用镜象法(电像法)， 算出它们的合场。
qy
4 0
1 r13
1 r23
Ez
U z
q
4 0
z a
r13
z a
r23
2)平板上电荷面密度 z 0
0Ez
2
x2
qa y2 a2
3 2
电像法小结 1)理论根据
唯一性定理 2)基本思想
在域外放置适当的电像等效导体边界上 未知的感应电荷对域内电场的影响 3)适用的对象 边界简单(球、柱、面)域内电荷简单(线、点) 4)原则 不能影响原边值
结论
腔内的场只与腔内带电体及腔内的几
何因素、介质有关
或说 在腔内 E壳外表面 E壳外 0
电量
带电体
三.静电屏蔽的装置---接地导体壳 静电屏蔽： 腔内、腔外的场互不影响
腔内场 只与内部带电量及内部几何条件 及介质有关
腔外场 只由外部带电量和外部几何条件 及介质决定
例 导体 A和B 同心放置 如图
腔内表面 腔外表面 空腔内部与壳绝缘的带电体 壳外空间与壳绝缘的带电体
结论
在腔内 E壳外表面 E壳外 0
电量
带电体
二.腔内有带电体
电量分布
Q腔内 q
表面
用高斯定理可证
q
腔内的电场 1)与电量 q 有关；
2)与腔内带电体、几何
因素、介质有关。
未提及 的问题
1)壳是否带电?2)腔外是否有带电体?
导体板上感应电荷的总量
Q q
q 原电荷 a
a U 0
q 镜像 电荷
1)求场量
P z>0r1
z
q
a
U Uq Uq
r2
oa
q
y
q q
4 0r1 4 0r2
U
q
1
1
4 0 x2 y2 (z a)2 x2 y2 (z a)2
Ex
U x
qx
4 0
1
r131 r23源自EyU yE ds 0 S
高斯定理
qi 0
i
Q内表面 0
若内表面有一部分是正电荷 一部分是负电荷
则会从正电荷向负电荷发电力线
与等势矛盾
证明了上述两个结论
注意： 未提及的问题
1)导体壳是否带电? 2)腔外是否有带电体?
说明：腔内的场与腔外(包括壳的外表面)的 电量及分布无关
一般情况 下电量可 能分布在：
欲求壳B的电 只 势需知壳外表面的带电量 和球壳B的外半径
A
RB
q
则
UB
E dl
R
q
4 0R
四.静电学边值问题的唯一性定理
1.唯一性定理 在给定的以导体为边界的区域中 若电荷分布确定 则边界上按下列条件之一给定 域内的静电场必唯一 这些条件是
条件是 1) 给定每个导体的电势 2) 给定每个导体上的总电量 3) 一部分导体上给定电势
导体壳与静电屏蔽 electrostatic shielding
导体壳的 几何结构
腔内、腔外
腔外 腔内
内表面 外表面
内表面、外表 讨面论的问题是：
1)腔内、外表面电荷分布特征
2)腔内、腔外空间电场特征
一.腔内无带电体
内表面处处没有电
荷
即 E腔内 0
或腔说内，无腔电内场电势处处相等。
? S
证明: 在导体壳内紧贴内表面作高斯面S
具体作法： 用与原电荷相似的若干点电荷或线电荷 代替实际导体上的感应电荷， 来计算原电荷与感应电荷合成的场。 这些相似的电荷称为镜象电荷。
例 无限大接地导体平板附近有一点电荷 q
求:1)点电荷一侧的场的分布
aq
2)导体表面的感应电荷面密度
解： 域内解唯一 镜象电荷与原电荷产生的 合场满足同样的边界条件