第三篇5 静电场(屏蔽)
大学物理-第3章-静电场中的导体
R2 R1
在金属球壳与导体球之间（r0 < r < R1时）：
q r0
作过 r 处的高斯面S1
q
S1 E2 dS 0
得
E2 r
q
40r 2
q
E2 40r 2 er
在金属球壳内（R1< r < R2时）：电场 E3 0
在金属球壳外（ r > R2时）： 作过 r 处的高斯面 S 2
S2
E4
dS
在它形成的电场中平行放置一无限大金属平板。求：
金属板两个表面的电荷面密度？
解：带电平面面电荷密度0 ，导体两面感应电荷面密度分 别为1 和 2，由电荷守恒有
1 2 0 (1)
导体内场强为零（三层电荷产生）
σ0 σ1
σ2
E0 E1 E2 0
(2)
E0
0 1 2 0
(3)
20 20 20
导体表面任一点的电场强度都与导体表面垂 直。
20
2.导体在静电平衡状态下 的一些特殊性质
❖ 导体是等势体，导体表面是等势面。
在导体内部任取两点P和Q，它们之间的电势差可以表示为
VP VQ
Q
E
dl
0
P
❖ 导体表面的电场强度方向与导体的表面相垂直。
❖ 导体上感应电荷对原来的外加电场施加影响，改
Q1
Q2
0
q
q
0
得
E4r
q
4 0 r 2
E4
q
4 0 r 2
er
43
思考：（3）金属球壳和金属球的电势各 为多少？
解：设金属球壳的电势为U壳 ，则：
U壳
R2 E4 dl
中国民航大学大学物理2第03章 静电场中的导体
QA QB
有
S
1 2 3 4
S
1 4 0 2 3 0 1 2 QA S 3 4 QB S
QA QB 2S Q Q 2 3 A B 2S
1 4
(电荷守恒)
A
B
第四章 静电场中的导体
物理学
于是
证明（1） ：在导体内部和表面任取 P，Q 和 R 各
Q R 点， Eint 0 , Eint dr Eint dr 0 E
P P
即： P Q R
邻
l
R S P
Q
证明（2） ：设 R 和 S 各为导体表面紧邻处的两点，
+ r Q --q + - O a + - + + + +
Qq 故，球心 O 的电势为 4 0 r 4 0 a 4 0b q q
例4 一导体球半径为R1 , 外罩一半径为R2 的 同心薄导体球壳，外球壳所带总电荷为, 而内 Q 球的电量为+q。 求此系统的电势和电场分 布。 Qq
4-4 有导体时静电场计算
和 QB，求：（1）两导体板之间及左右两侧的电场强度；（2）
解：设四个导体平面上面电荷密度分别为 1，2，3 和 4 。（1）每一面电荷单独存在时产生的场强为 i/20 ( i = 1, 2, 3, 4) ，取导体板 B 中任一点，利用静电平衡条件，有
1 2 3 4 Eint,B 0 2 0 2 0 2 0 2 0 取如图所示的高斯面 S’ ， E dS S 2 3 0 0
电荷： 1）导体内部无未抵消的净电荷存在，电荷只分布
静电屏蔽的应用简述原理
静电屏蔽的应用简述原理什么是静电屏蔽？静电屏蔽是一种用于防止静电干扰和静电放电的技术，广泛应用于电子设备、仪器仪表、医疗设备等领域。
静电屏蔽能够有效降低静电对设备和系统的干扰，提升系统的稳定性和可靠性。
静电屏蔽的原理静电屏蔽的原理是利用导电材料的导电性质，将静电荷从设备或系统上引导到地或其他接地对象上，以降低静电对设备的干扰。
其主要原理包括以下几点：1.导电材料的选择：在静电屏蔽中，导电材料起到关键作用。
常用的导电材料有铜、铝、钢等金属，以及导电塑料、导电涂层等。
导电材料具有较低的电阻，能够迅速将静电荷引导到接地对象上，从而实现屏蔽效果。
2.接地系统的建立：静电屏蔽需要建立一个良好的接地系统，以便将静电荷引导到地，从而消除静电干扰。
接地系统应包括地线、接地板等配套设施，并确保其与导电材料之间的连接良好。
3.屏蔽结构的设计：静电屏蔽的效果和性能与屏蔽结构的设计密切相关。
屏蔽结构应具备良好的导电性能，能够有效地吸收和分散静电电荷。
常见的屏蔽结构包括金属板、导电涂层、金属丝网等。
4.屏蔽的接地路径：在静电屏蔽中，静电荷必须通过合适的路径引导到地。
通常，静电荷会通过导电材料传导到接地系统，最终引导到地。
因此，屏蔽结构与接地系统之间的连接应具备低电阻，以确保静电荷顺利导流到地。
静电屏蔽的应用静电屏蔽广泛应用于各个领域，主要用于以下几方面：1.电子设备：在电子设备的制造和使用过程中，静电屏蔽非常重要。
电子设备对静电非常敏感，静电会造成设备故障、数据丢失等问题。
因此，在电子设备的设计和生产中，需要采用静电屏蔽技术来避免静电干扰。
–静电屏蔽袋：静电屏蔽袋是一种用于存储和运输电子元器件的包装材料。
它采用导电材料制成，能够有效地屏蔽周围的静电场，保护元器件免受静电干扰。
–电子仪器仪表：电子仪器仪表通常包含复杂的电子电路，对静电干扰非常敏感。
通过使用静电屏蔽技术，可以降低仪器仪表的故障率，提高其稳定性和可靠性。
2.医疗设备：医疗设备中的静电干扰可能对患者的生命安全产生影响。
静电场的概念与性质
静电场的概念与性质静电场是指由电荷引起的空间中的电场，其中电荷处于静止状态。
静电场的概念与性质是物理学中非常重要的内容。
本文将对静电场的概念和性质进行详细讨论。
一、静电场的概念静电场是由静止的电荷所产生的电场。
在物体表面或空间中存在电荷分布时，就形成了电场。
根据库仑定律，两个静止电荷之间的力与它们之间的距离和电荷的大小成正比。
通过此定律，可以计算出电荷在空间中的分布情况，进而得到静电场的性质。
二、静电场的性质1. 电场强度电场强度是描述静电场性质的重要参数。
它表示单位电荷在电场中受到的力。
电场强度的大小与电荷的大小成正比，与距离的平方成反比。
通过电场强度的计算，可以了解到电荷对周围环境的影响范围。
2. 电势能电势能是描述电荷在电场中的能量状态的参量。
在不同位置上的电荷具有不同的电势能。
当电荷在电场中沿着电场线移动时，会产生电势能的变化。
电势能的计算可以用来研究电荷在电场中的运动特性。
3. 电场线电场线是用来描述静电场分布规律的曲线。
在电场中，电场线的方向与电场强度的方向相同。
电场线的密度表示电场强度的大小。
通过观察电场线的分布，可以直观地了解到电场的性质。
4. 均匀静电场与非均匀静电场均匀静电场是指电场强度在空间中各点的分布均匀的电场。
在均匀静电场中，电场强度大小和方向在空间中的任何位置都相同。
非均匀静电场则是指电场强度在空间中各点的分布不均匀的电场。
在非均匀静电场中，电场强度大小和方向在空间中的不同位置有所变化。
5. 静电屏蔽静电屏蔽是指用导体将一个区域与外部环境隔离开来，以防止电场的影响进入该区域。
静电屏蔽可以有效地减弱电场的影响，保护设备和人员的安全。
6. 静电现象静电场的存在会引发各种静电现象。
例如，当不同材料之间摩擦时，可能会产生静电充电现象。
在静电场的作用下，带电物体之间可能会发生电荷的转移和放电现象。
了解静电现象对于应对和预防静电风险具有重要意义。
结语：静电场的概念与性质是了解电磁现象中的重要一环。
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：
人教版物理必修第三册第9章《静电场及其应用》第4节《静电的防止与利用》教学设计
第 4 节静电的防止与利用物理观念科学思维科学探究1.知道什么是静电平衡状 1.观察演示实验并对实验现象态，能说出静电平衡状态会根据静电分析，体会运用所学知识进行核心下的导体特点。
平衡条件求分析推理的方法。
素养2.知道导体上电荷的分布解感应电荷 2.查阅并搜集资料，了解静电屏特征，了解尖端放电、静产生的场强。
蔽和静电吸附在技术和生活中电屏蔽现象及其成因。
的应用。
知识点一静电平衡状态、导体上电荷的分布[ 观图助学 ](1)(2)如图所示，当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受到静电力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象。
① 这种定向移动是无休止的吗？② 电荷的移动对导体内部的电场有影响吗？1.静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自由电荷在静电力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。
2.静电平衡状态导体中 (包括表面 )自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。
3.静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。
(2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。
4.导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量 )越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
[ 思考判断 ](1)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行，也可能成任意夹角。
(×)(2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。
(√)知识点二尖端放电、静电屏蔽和静电吸附[ 观图助学 ](1)避雷针的作用是什么 (如图甲所示 )?(2)飞机在云层与云层之间飞行或起飞、着陆时都有可能遭遇雷击(如图乙所示 )。
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。
专题三静电场知识点总结
专题三静电场知识点总结在物理学科内，电学与力学结合最紧密，在高考中，最复杂的题目往往是力电综合题。
今天我们研究以带电粒子在电场中为模型的电学与力学的综合问题，运用的基本规律主要是力学部分的。
一. 电场中的基本概念、基本性质1. 力的角度： 电场力：F= Eq F= kQ 1Q 2 / r 2 电场强度： E= F/q E= kQ/ r 2UE d=匀强电场(理解d 的意义)，平行板电容器中(与单位面积的电荷量有关)。
2. 能的角度：电势差 ： U AB = W AB /q B A AB U ϕϕ-= U=Ed 电场力做功： W AB = qU AB W = Fscos θ 电势能： ϕϕq E =功能关系： B A AB E E E W ϕϕϕ-=∆-=三. 基本解题思路1. 认真审题，弄清题意。
（前提）2. 确定研究对象，受力分析、运动分析、做功分析、过程分析（不变量、变量、关联量）。
（关键）四. 解题的三条基本途径和优选策略1. 力与运动的观点：受力分析、牛顿运动定律与运动学规律运动学规律：静止，匀速直线规律，匀变速直线运动规律，匀变速曲线运动规律（运动的合成与分解、平抛运动），圆周运动规律（以点电荷为圆心运动或受装置约束运动），带电粒子在交变电场中周期性运动及往复运动。
二、物理量 1.电场强度(E)：正电荷：电场力与电场方向相同；负电荷：电场力与电场方向相反。
（2）定性分析：①看电场线疏密，电场线越密，E F a ↑↑↑(F qE = F ma =)②看等差等势线，等差等势线越密，E F a ↑↑↑(F qE = F ma =)（3）带电粒子在电场中一定会受到电场力。
粒子轨迹与电场线重合的条件：①电场线是直线 ②仅受电场力③从静止开始或有初速度，初速度与电场线平行。
2.电势（φ）：标量，单位V 。
从能量角度上描述电场的物理量。
在电场中，①某点电荷的电势能跟它所带的电荷量之比。
②单位正电荷由电场中某点A 移到参考点O （即零势能点，一般取无限远处或者大地为零势能点）时电场力做的功与其所带电量的比值。
静电场知识点小结
静电场知识点小结一、关键信息1、静电场的基本概念电场强度：＿___________________________电势：＿___________________________电势能：＿___________________________2、库仑定律表达式：＿___________________________适用条件：＿___________________________3、电场线特点：＿___________________________与电场强度的关系：＿___________________________ 4、静电场中的导体静电平衡：＿___________________________静电屏蔽：＿___________________________5、电容器电容的定义：＿___________________________平行板电容器的电容公式：＿___________________________电容器的充电和放电：＿___________________________二、静电场的基本概念11 电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。
定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与电荷量 q 的比值，即 E ＝ F ／ q 。
电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
111 电场强度的叠加如果空间存在多个电荷产生的电场，某点的电场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
112 匀强电场电场强度大小和方向都相同的电场称为匀强电场。
12 电势电势是描述电场能的性质的物理量。
选取电场中某一点为零电势点，电场中某点的电势等于该点与零电势点之间的电势差。
电势是标量，但有正负之分。
121 电势差电场中两点间的电势之差称为电势差，也叫电压。
U AB ＝φ A φB 。
122 等势面电场中电势相等的点构成的面称为等势面。
等势面与电场线垂直，且等势面密集的地方电场强度较大。
第3章-屏蔽分析
t
3．电磁波的多次反射损耗
电磁波穿出屏蔽体时，在穿出面发生反射，该 反射波返回进入面时再次被反射，如此反复，直 到其能量被吸收至可以忽略为止。
多次反射损耗 B 20 lg(1 e2t / δ )
4．屏蔽效能计算 (1)电场的屏蔽效能 (2)磁场的屏蔽效能
SEE RE AE SEH RH AH BH
bf
( f fc时)
SE 0 ( f fc时)
一般，在1~100MHz内，金属屏蔽网SE=60~100dB， 玻璃夹层金属屏蔽网SE=50~90dB。
用金属丝网作窥视窗时其透明度较差。
5．薄膜及导电玻璃的影响 在玻璃或有机介质薄膜上真空蒸发或喷涂一层 导电薄膜作为电磁屏蔽体，可用来代替玻璃夹层 的金属丝网结构。
注意开孔或缝的型式及方向，使屏蔽体中 的磁场或涡流能均匀分布。
b),c),d)效果由差变好
几种孔缝的情况：
(1)缝隙 机箱中不必拆卸的接缝，连续焊接； 不能焊接的接缝，使结合表面应尽可能平整， 结合面宽度应大于5倍的最大不平整度，保证有足 够的紧固件数目，在装配时清除表面的油污、氧 化膜等。 采用电磁衬垫进行电磁密封处理
3.3 屏蔽体设计
3.3确定屏蔽体的屏蔽效能 3．确定屏蔽方式
4．进行屏蔽完整性设计
3.3.2 屏蔽体设计中的处理方法 1．屏蔽方式及屏蔽材料的选择
电 场：采用良导体，厚度满足机械强度要求； 电磁波：采用良导体，且有一定厚度； 磁 场：用具有一定厚度的良导体，在低频情况 下，采用高磁导率材料，且有一定的厚度。
对磁场
SEH
20 lg
H 0 (无屏蔽) H s (有屏蔽)
屏蔽效能SE越大，表示屏蔽效果越好。
SE R A B
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:
第三篇6 静电场(电容电介质)
一部分在 S 内
一部分在 S 外
S
电偶极矩穿过S 的分子对S 内的极化电荷有贡献 1.小面元dS对面S内极化电荷的贡献
在dS附近薄层内认为介质均匀极化
dS
dS
外场
l
分子数 密度
dq qnl dS cos PdS cos
E3
R1 r<R2 <
r2
Q Q ^ ^ r P3 0 r 2 1 r 2 2 4 0 r 2 r 4 0 r 2 r
r> R2
E4
Q 4 0 r
2
^ r
P0
2)求紧贴导体球表面处的极化电荷
^ P n
r R0 Q 0 r1 1 2 41 R0
§4 电容器及电容 capacitor capacity
一.孤立导体的电容 定义
孤立导体的电势U Q
量纲： SI
Q C U
单位:法拉
F
Q C U
IT 1 2 4 2 2 3 1 M L T I ML T I
电容只与几何因素和介质有关 固有的容电本领
例 求真空中孤立导体球的电容(如图)
S
六.有介质时的电容器的电容
自由电荷 Q0 E0
C C0 r
Q0 U0 C0 U 0
有介质时 E
E0
r
U
U
r
Q0 C U
Q0 r C0 r U 0
C r C0
电容率
Polarization vector
V
宏观上无限小 微观上无限大 的体积元 V
静电场知识点总结
静电场知识点总结静电场是电荷在空间中分布所产生的电场。
以下是关于静电场的知识点总结：1. 电荷：静电场的存在是由于电荷的存在和运动。
电荷具有正负两种类型，同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引。
2. 距离和力：两个电荷之间的电场力与它们之间的距离成反比。
当距离减小，力增大；距离增大，力减小。
3. 电场强度：电场强度表示单位正电荷在某一点的受力大小和方向。
电场强度是一个矢量量，用E表示，单位是N/C。
4. 趋势力线：电场力在空间中的分布可以用趋势力线表示。
趋势力线是沿电场方向的连续曲线，线的密度表示电场强度的大小。
5. 电势：电势是描述电场中一点电荷引起的影响的物理量。
电势可以定义为单位正电荷所具有的电能或单位正电荷所受到的电场力做功。
单位是伏特（V）。
6. 电势差：两点之间的电势差表示从一个点移到另一个点时电场对单位正电荷做的功。
电势差等于两点之间的电势差除以单位电荷所具有的电能，单位是伏特。
7. 等势面：在电场中，电势相等的所有点构成的曲面被称为等势面。
等势面是垂直于电场线的曲面，即沿着等势线移动不会改变电势。
8. 静电场的高斯定律：高斯定律是描述静电场的性质的基本定律。
它表明，通过任何闭合曲面的电通量等于该曲面内的总电荷除以真空介电常数。
9. 真空介电常数：真空介电常数表示真空中电场的传导能力。
它的值约为8.85 x 10^(-12) C^2/N·m^2。
真空介电常数用ε₀表示。
10. 静电屏蔽：静电屏蔽是指用导体将电荷隔离，以防止电荷干扰其他设备或影响周围环境的过程。
导体可以吸收或分散电荷，从而减少电场的影响范围。
这些是关于静电场的一些基本知识点总结。
深入学习静电场还涉及到电荷分布、电位能、电容等更复杂的概念和计算方法。
静电屏蔽
发电场。由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。
如果把上述空腔导体外壳接地（图2），则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。
在工程技术中，如果需要屏蔽的区域较大，还可采用金属屏蔽网,也有良好的屏蔽效果。在电子仪器中,为了免受静电干扰，常利用接地的仪器金属外壳作屏蔽装置。电测量仪做为屏蔽。某些用途的电源变压器中，常在初级绕组与次级绕组之间放置一不闭合的金属薄片作为屏蔽装置。
总之，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场影响；接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象，叫静电屏蔽。
静电屏蔽有两方面的意义，其一是实际意义：屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生影响。有些电子器件或测量设备为了免除干扰，都要实行静电屏蔽，如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩，电子管用金属管壳。又如作全波整流或桥式整流的电源变压器，在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地，达到屏蔽作用。在高压带电作业中，工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服，可以对人体起屏蔽保护作用。在静电实验中，因地球附近存在着大约100V／m的竖直电场。要排除这个电场对电子的作用，研究电子只在重力作用下的运动，则必须有eE＜meg，可算出E＜10-10V／m，这是一个几乎没有静电场的“静电真空”，这只有对抽成真空的空腔进行静电屏蔽才能实现。事实上，由一个封闭导体空腔实现的静电屏蔽是非常有效的。
关于静电屏蔽的原理及应用
关于静电屏蔽的原理及应用静电屏蔽是指使用特定材料或装置来隔离或减少静电场的影响，以保护电子设备或人体免受静电的损害。
以下是关于静电屏蔽的原理及应用的详细解释。
静电屏蔽的原理可以分为两个方面：电容性屏蔽和导电性屏蔽。
电容性屏蔽是利用金属结构来形成一个电容器，将电场引导到地面上，以减少电场的影响。
当电场作用于金属屏蔽表面时，金属内部会产生等量异号的电荷，从而在金属表面形成相等的电荷。
这些电荷的作用是减少或消散电场的强度。
同时，金属表面上的电荷会在金属导体中传导，最终通过连接到地面上的接地线释放到地面上。
导电性屏蔽则是使用导电材料来将静电荷导向地面，从而消除或减少静电场。
导电性屏蔽常用的材料有金属，如铜、铝等。
金属具有良好的导电性，当静电荷作用于金属屏蔽表面时，这些静电荷会迅速通过金属导体的导电性质流向地面，从而减少或消除了静电场。
静电屏蔽的应用非常广泛。
以下列举几个常见的应用场景：1. 电子设备屏蔽：在电子设备的设计和制造中，静电屏蔽是非常重要的。
当电子设备受到静电影响时，可能会发生故障或损坏。
因此，在电子设备中使用静电屏蔽材料或电路来保护电子元件免受静电损害。
2. 医疗领域：在医疗设备和手术器械中，特别是在手术室中，静电屏蔽可以减少静电的产生，防止静电影响手术过程或对患者产生影响。
3. 防止火灾：静电屏蔽也可以用于防止火灾的发生。
例如，在化学工厂中，电容性屏蔽可以用来隔离或排除静电，从而减少静电引发的火灾风险。
4. 防止静电电击：人体自身也会累积静电荷，当人体上的静电荷遇到金属物体时，可能会发生静电电击。
静电屏蔽可以用来减少或消除静电电击的发生。
5. 电子产品包装：在电子产品或元件的包装中，静电屏蔽也是非常重要的。
使用具有静电屏蔽功能的包装材料可以避免静电对电子产品的损害。
此外，静电屏蔽还可用于电子输送、其他工业领域(如油库、化学厂)等静电场高的环境；在民用、商业照明中，静电屏蔽可以减少电子设备发射的不必要的电磁波。
静电场中的导体.ppt
所以内表面不带电
结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷）
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
空腔内有电荷
E dS 0， S1
qi 0
电荷分布在表面上
内表面上有电荷吗？
E dS 0， S2
qi 0
q内 q
0
导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
静电平衡条件
（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；
（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.
导体表面是等势面
en
导
E dl
E
体 是 等 势 体
U E dl 0 +
E2
dl
R3
R2
R1 R2
E3
dl
R1 R1 E4 dl
VO
q
4π 0
(1 R3
1 R2
2 R1
)
2.31103 V
作钱币形高斯面 S
E
+ + +
+
+
E
++
0
+
++
小与该表面电荷面密度 +
成正比
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
4 导体表面电荷分布
, E ; E
++
+ ++
++++
电磁场与电磁波-第3章要点
镜像法
实质：是以一个或几个等效电荷代替边界的影响， 将原来具有边界的非均匀空间变成无限大的均匀自 由空间，从而简化电位分布的计算。
依据：惟一性定理。等效电荷的引入必须维持原来 的边值条件不变，从而保证原来区域中静电场没有 改变，这是确定等效电荷的大小及其位置的依据。 这些等效电荷通常处于镜像位置，因此称为镜像电 荷，而这种方法称为镜像法。
自由空间——S 表面无限远，面积分为零。
若 V 为无源区——体积分为零。 推论：面积分可视为泊松方程在无源区中的解，或 者拉普拉斯方程以格林函数表示的积分解。
电位微分方程解的惟一性
存在——客观存在 稳定——数学方法已证明 惟一——反证法（惟一：只有一个，仅仅一个） 静电场惟一性定理：对于导体边界（并不仅限于此） 的静电场问题，当边界上的电位，或电位的法向导 数，或导体表面电荷分布给定时，空间的静电场即 被惟一地确定。 电位的法向导数与导体表面电荷密度的关系 S n
4 π r
r
q f
q
d
q 4 π r
为保证球面上任一点电位为零，必须有
q r q r
镜像法
为了使镜像电荷具有一个确定的值，必须要 r 求比值 r 对于球面上任一点为常数。可见，若要 r a 求三角形 △OPq 与 △OqP 相似，则 r f 常 数。由此获知镜像电荷应为 a
E t
E"
E
En
为了求解上半空间的场可用镜像电荷 q' 等效边 界上束缚电荷的作用，将整个空间变为介电常数 为1 的均匀空间。对于下半空间，可用位于原点 电荷处的q" 等效原来的点电荷q 与边界上束缚电 荷的共同作用，将整个空间变为介电常数为2 的 均匀空间。
《大学物理》第三篇电磁学
找比较对象 类象
重要作用： (1) 是提出科学假说的重要途径； (2) 是科学阐述或理论证明的辅助手段； (3) 在解决问题的过程中起启发思路、触类旁通的作用。
注意：类比推理所得结论是或然的，需证实或证伪。
3-15-2
磁场
静电场 电
感生 场 电场
一般 电场
高斯定理
SB dS 0
S D0 dS
物质存在的两种基本形式：实物和场
共性：能量、动量、质量
•场能对其中的物体做功 ——表明场有能量
•引力红移与偏折、光压等实验 ——表明场有质量和动量
可相互转化（如正负电子对湮没、同步辐射）
1、电磁场的能量密度与能量
电场能量密度
1 we 2 E D
磁场能量密度
wm
1 2
BH
电磁场能量密度
w
we
S D0 dS
ρdV
V
L E0 dl 0
SB dS 0
D
LH dl S ( j t ) dS
SB dS 0
LH dl S j dS
静电场 基本方程
静电场 基本方程
麦克斯韦方程组是对电磁场宏观规律的 全面总结和概括！
是经典物理三大支柱之一。
再看积分形式的麦克斯韦方程组
jE
2 t
由矢量运算公式： a (b c ) (a b) c b (a c )
(H E) ( H ) E H ( E)
1
(D E
BH)
(H
E)
jE
2 t
(E H ) j E
dW 1
dt
2 V t (D E B H )dV
jD πr 2
2） r >R
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
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
r13
1 r23
Ey
U y
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
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
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。
? S
证明: 在导体壳内紧贴内表面作高斯面S
E ds 0 S
Байду номын сангаас
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
未提及 的问题
1)壳是否带电?2)腔外是否有带电体?
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
一般情况 腔内表面 腔外表面 下电量可 空腔内部与壳绝缘的带电体 能分布在：
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。
例 导体 A和B 同心放置 如图
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
R qB
则
U B R E dl
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
§3 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、外表面
讨论的问题是：
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。