静电屏蔽的原理及应用精演示文稿

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q +
q +
+
+
对静电屏蔽的总结
• 理论基础在静电平蘅状态下，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。下面我们以封 闭导体内的电场为例对静电屏蔽做一讨论 。
封闭导体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。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，是由于壳外壁感应出异号电荷， 它们与q在荷内空间任一点激发的合场 强为零。因而导体荷内部不会受到荷外 电荷q或其他电场的影响。
三、静电屏蔽
腔内q与内表面的感应电荷-q ,对外部场的贡献恒为零。
～第二类空腔静电屏蔽。
•若第二类空腔导体接地时，外表面 上的感应电荷被大地电荷中和，所以
U=0
不带电荷。金属空腔是零等势体。
•若第二类空腔导体接地，且腔外 有带电体时，外表面上的感应电荷被
Q'
+
q
–q
大地电荷部分中和，所带电荷的多少
什么是静电屏蔽
一．静电感应现象：
放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下 向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的 正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。
二．静电平衡状态 ：
导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
处于静电平衡状态导体的性质
(1)导体内部的场强处处为零。 (2)导体表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。 (3)导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。 (4)处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面。
（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 体 是 等 势 体
E dl
U E dl 0
+
➢ 导体内部电势相等
U AB
E dl
AB
0
+
+
A
E
+
dl +
eτ
+
B
屏蔽服
屏蔽线
屏蔽袋
静电屏蔽的进一步演示
1 屏蔽外电场
E
E
外电场
空腔导体屏蔽外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.
2 屏蔽腔内电场
接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响.
接地导体电势为零
问：空间各部 分的电场强度如何 分布 ？
+
+
+
q
接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响
• 如果壳内空腔有电壳q, 因为静电感应，壳内部带 有等量异号电荷，壳外部带有等量同号电荷，壳 外空间有电场存在，此电场可以说说是由壳内电 荷q间接产生.也可以说是由壳外感应电荷直接产 生的.但如果将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内 电荷q与内部感应电荷在壳外产生电场为零.可见 如果要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳 接地.
必须保证腔内、腔内表面、腔外表面
以及腔外电荷在导体内产生的场强为
零，即满足静电平衡条件。金属空腔
是零电位。
Q+q’ U=0
当第二类空腔导体接地 不影响外界 时金属空腔是零等势体，
E0
由静电场边值问题的唯
一性定理可以证明：此
时壳内的任何电场都不
影响外界，也不受外界
U=0
影响。
外界不影响内部
例如高压设备 都用金属导体 壳接地做保护， 它起静电屏蔽 作用，内外互 不影响。
静电屏蔽的原理及应用精
静电屏蔽的研究
• 问题的提出 • 什么是静电屏蔽 • 静电屏蔽的总结 • 静电屏蔽的应用 • 谢谢观看
问题的提出
• 1为什么把鸟放入一个用金属网 制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高 压电场中，鸟会安然无恙呢？
• 2为什么坦克敢闯高压电网，难 道坦克兵不怕触电吗？
现象
• 下图为一处于静电屏蔽状态的鸟笼
有关静电屏蔽的流程图
自由电子
静电屏蔽
外电场E定向移动
静电感应
感合 应场 电强 场减
弱
导体内部E=0
静电场
静电场中的导体
一 静电感应 静电平衡条件
+
+ ++++ + + +
感应电荷
E0
+ +
E＇
+ + + +
E0
E 0 +
+
E
E0
E＇
0
导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度
静电平衡条件
静电屏蔽的应用
• 高压带电作业（500千伏带电作业用的屏蔽服） • 很多电子仪器，比如示波器的接线都是这样的屏蔽
线 • 汽车外的天线 • 有线电视信号线，外面就有一层金属丝，就为了静
电屏蔽，使信号不受干扰 • 在服务区怕被人打手机，又不能关机，找个金属盒
子装进去，就变成了“您拨打的用户不在服务区”
Q'
Q+q’
q U=0
–q
互壳 不内Байду номын сангаас影外 响场
空腔导体壳接地与否，外界
腔外表面的电荷
均对壳内电场无任何影响，
分布不影响腔内
电场分布
例如在电子仪器、或传输微弱信号
外
的导线中都常用金属壳或金属网作
界 不
静电屏蔽。
影 响
内
部
U=C1 U=C1
U C
但是腔内有无电荷对
外界不影响内部 腔外有不同的影响。
综述：空腔导体(无论接地与否)将使腔内空间不受外 电场的影响，而接地空腔导体将使外部空间不受空腔 内的电场的影响～空腔导体的静电屏蔽原理