靜電屏蔽的原理PPT課件

1、2021-11-191靜電屏蔽的研究靜電屏蔽的研究問題的提出什么是靜電屏蔽靜電屏蔽的總結(jié)靜電屏蔽的應(yīng)用制作體會(huì)第1頁/共21頁2021-11-192 問題的提出問題的提出1.1.為什么把鳥放入一個(gè)用金屬網(wǎng)為什么把鳥放入一個(gè)用金屬網(wǎng)制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會(huì)安然無恙呢？壓電場中，鳥會(huì)安然無恙呢？2.2.為什么坦克敢闖高壓電網(wǎng)，難為什么坦克敢闖高壓電網(wǎng)，難道坦克兵不怕觸電嗎？道坦克兵不怕觸電嗎？ 第2頁/共21頁什么是靜電屏蔽？ 一：靜電感應(yīng)現(xiàn)象 放入電場中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電子在電場力的作用下向電場的反方向移動(dòng)，致使導(dǎo)體的兩端分別出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷

2、。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象。 二：靜電平衡狀態(tài)： 導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的性質(zhì)（1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。（2）導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。（3）導(dǎo)體所帶的凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。（4）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面。2021-11-19第3頁/共21頁2021-11-194三、靜電屏蔽腔內(nèi)q與內(nèi)表面的感應(yīng)電荷-q ,對(duì)外部場的貢獻(xiàn)恒為零。第二類空腔靜電屏蔽第二類空腔靜電屏蔽。若第二類空腔導(dǎo)體接地時(shí)，外表面上的感應(yīng)電荷被大地電荷中和，所以不帶電荷。金屬空腔是零等勢體。若第二類空腔

3、導(dǎo)體接地，且腔外有帶電體時(shí)，外表面上的感應(yīng)電荷被大地電荷部分中和，所帶電荷的多少必須保證腔內(nèi)、腔內(nèi)表面、腔外表面必須保證腔內(nèi)、腔內(nèi)表面、腔外表面以及腔外電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的場強(qiáng)為以及腔外電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的場強(qiáng)為零零，即滿足靜電平衡條件。金屬空腔是零電位。U=0U=0+QqqQ+q第4頁/共21頁2021-11-195當(dāng)?shù)诙惪涨粚?dǎo)體接地時(shí)金屬空腔是零等勢體，由靜電場邊值問題的唯一性定理可以證明：此時(shí)殼內(nèi)的任何電場都不影響外界，也不受外界影響。例如高壓設(shè)備都用金屬導(dǎo)體殼接地做保護(hù)，它起靜電屏蔽作用，內(nèi)外互不影響。0E外界不影響內(nèi)部不影響外界U=0qqU=0Q+qQ殼內(nèi)外場互不影響第5頁/共21頁2

4、021-11-196空腔導(dǎo)體殼接地與否，外界均對(duì)殼內(nèi)電場無任何影響，CU 外界不影響內(nèi)部例如在電子儀器、或傳輸微弱信號(hào)的導(dǎo)線中都常用金屬殼或金屬網(wǎng)作靜電屏蔽。外界不影響內(nèi)部U=C1U=C1腔外表面的電荷分布不影響腔內(nèi)電場分布但是腔內(nèi)有無電荷對(duì)腔外有不同的影響。綜述：空腔導(dǎo)體(無論接地與否)將使腔內(nèi)空間不受外電場的影響，而接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場的影響空腔導(dǎo)體的靜電屏蔽原理第6頁/共21頁2021-11-197靜電屏蔽的進(jìn)一步演示靜電屏蔽的進(jìn)一步演示 1 1屏蔽外電場屏蔽外電場E外電場外電場 空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場, , 使空腔內(nèi)物體不受外電場影響. .這時(shí), ,整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔

5、內(nèi)的電勢也必處處相等. .E空腔導(dǎo)體屏蔽外電場第7頁/共21頁2021-11-198q 接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場影響. 問：問：空間各部空間各部分的電場強(qiáng)度如何分的電場強(qiáng)度如何分布分布 ？接地導(dǎo)體電勢為零q 2 2屏蔽腔內(nèi)電場屏蔽腔內(nèi)電場+q第8頁/共21頁2021-11-199對(duì)靜電屏蔽的總結(jié)對(duì)靜電屏蔽的總結(jié)理論基礎(chǔ)在靜電平蘅狀態(tài)下，不論是空心導(dǎo)體還是實(shí)心導(dǎo)體，不論導(dǎo)體本身帶電多少，或者導(dǎo)體是否處于外電場中，必定為等勢體，其內(nèi)部場強(qiáng)為零。下面我們以封閉導(dǎo)體內(nèi)的電場為例對(duì)靜電屏蔽做一討論。第9頁/共21頁2021-11-1910封閉導(dǎo)體內(nèi)部電場不受殼外電荷或電場影響 如殼內(nèi)無帶

6、電體而殼外有電荷q,則靜電感應(yīng)使殼外壁帶電。靜電平衡時(shí)殼內(nèi)無電場。這不是說殼外電荷不在殼內(nèi)產(chǎn)生電場，是由于殼外壁感應(yīng)出異號(hào)電荷，它們與q在荷內(nèi)空間任一點(diǎn)激發(fā)的合場強(qiáng)為零。因而導(dǎo)體荷內(nèi)部不會(huì)受到荷外電荷q或其他電場的影響。第10頁/共21頁2021-11-1911接地封閉導(dǎo)體殼外部電場不受殼內(nèi)電荷的影響 如果殼內(nèi)空腔有電殼q, 因?yàn)殪o電感應(yīng)，殼內(nèi)部帶有等量異號(hào)電荷，殼外部帶有等量同號(hào)電荷，殼外空間有電場存在，此電場可以說說是由殼內(nèi)電荷q間接產(chǎn)生.也可以說是由殼外感應(yīng)電荷直接產(chǎn)生的.但如果將外殼接地,則殼外電荷將消失,殼內(nèi)電荷q與內(nèi)部感應(yīng)電荷在殼外產(chǎn)生電場為零.可見如果要使殼內(nèi)電荷對(duì)殼外電場無影響

7、,必須將外殼接地.第11頁/共21頁2021-11-1912靜電屏蔽的應(yīng)用 高壓帶電作業(yè)（500千伏帶電作業(yè)用的屏蔽服） 很多電子儀器，比如示波器的接線都是這樣的屏蔽線 汽車外的天線 有線電視信號(hào)線，外面就有一層金屬絲，就為了靜電屏蔽，使信號(hào)不受干擾 在服務(wù)區(qū)怕被人打手機(jī)，又不能關(guān)機(jī)，找個(gè)金屬盒子裝進(jìn)去，就變成了“您撥打的用戶不在服務(wù)區(qū)”第12頁/共21頁2021-11-1913有關(guān)靜電屏蔽的流程圖有關(guān)靜電屏蔽的流程圖自由電子靜電感應(yīng)靜電場靜電屏蔽外電場E定向移動(dòng)合場強(qiáng)減弱感應(yīng)電場導(dǎo)體內(nèi)部E=0第13頁/共21頁2021-11-1914+一一 靜電感應(yīng)靜電感應(yīng) 靜電平衡條件靜電平衡條件感應(yīng)電荷

8、感應(yīng)電荷 靜電場中的導(dǎo)體靜電場中的導(dǎo)體第14頁/共21頁2021-11-191500EEE0E+E0E0E導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度外電場強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場強(qiáng)度第15頁/共21頁2021-11-1916+ +導(dǎo)體是等勢體nee靜電平衡條件靜電平衡條件（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零；）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零；（2 2）導(dǎo)體表面處的電場強(qiáng)度的方向）導(dǎo)體表面處的電場強(qiáng)度的方向, ,都與導(dǎo)體表面垂直都與導(dǎo)體表面垂直. .Eld 導(dǎo)體表面是等勢面導(dǎo)體表面是等勢面0d lEU 導(dǎo)體內(nèi)部電勢相等導(dǎo)體內(nèi)部電勢相等0d ABABlEUlEdAB第16頁/共21頁2021-11-1917屏蔽袋屏蔽線屏蔽服第17頁/共21頁2021-11-1918 制作體會(huì) 1.加深了對(duì)靜電屏蔽的原理的了解。2.一個(gè)人的工作樂趣多多。3.進(jìn)一步掌握了PPT的使用。4.能運(yùn)用知道的知識(shí)解釋一些現(xiàn)象，做到學(xué)以致用。第18頁/共21頁2021-1