靜電屏蔽的原理及應(yīng)用精

關(guān)于靜電屏蔽的原理及應(yīng)用精128.03.202428.03.20242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)用謝謝觀看第2頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20243

問題的提出1為什么把鳥放入一個(gè)用金屬網(wǎng)制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場(chǎng)中，鳥會(huì)安然無恙呢？2為什么坦克敢闖高壓電網(wǎng)，難道坦克兵不怕觸電嗎？

第3頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20244現(xiàn)象

下圖為一處于靜電屏蔽狀態(tài)的鳥籠第4頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20245什么是靜電屏蔽一．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：

放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電子在電場(chǎng)力的作用下向電場(chǎng)的反方向作定向移動(dòng)，致使導(dǎo)體的兩端分別出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷。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)叫做靜電平衡狀態(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(chǎng)強(qiáng)處處為零。(2)導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的場(chǎng)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(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面。第5頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20246三、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(chǎng)的貢獻(xiàn)恒為零?！诙惪涨混o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(shì)體。若第二類空腔導(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、腔外表面以及腔外電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為零，即滿足靜電平衡條件。金屬空腔是零電位。U=0U=0+q–qQ+q’第6頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20247當(dāng)?shù)诙惪涨粚?dǎo)體接地時(shí)金屬空腔是零等勢(shì)體，由靜電場(chǎng)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(chǎng)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。外界不影響內(nèi)部不影響外界U=0q–qU=0Q+q’

殼內(nèi)外場(chǎng)互不影響第7頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20248空腔導(dǎo)體殼接地與否，外界均對(duì)殼內(nèi)電場(chǎng)無任何影響，

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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)的影響～空腔導(dǎo)體的靜電屏蔽原理第8頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20249靜電屏蔽的進(jìn)一步演示1

屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)

空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng),使空腔內(nèi)物體不受外電場(chǎng)影響.這時(shí),整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢(shì)也必處處相等.空腔導(dǎo)體屏蔽外電場(chǎng)第9頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202410

接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場(chǎng)影響.

問：空間各部分的電場(chǎng)強(qiáng)度如何分布？接地導(dǎo)體電勢(shì)為零2

屏蔽腔內(nèi)電場(chǎng)++++++++第10頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202411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(chǎng)中，必定為等勢(shì)體，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零。下面我們以封閉導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)為例對(duì)靜電屏蔽做一討論。第11頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202412封閉導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)不受殼外電荷或電場(chǎng)影響如殼內(nèi)無帶電體而殼外有電荷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(chǎng)。這不是說殼外電荷不在殼內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，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(chǎng)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(chǎng)的影響。第12頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202413接地封閉導(dǎo)體殼外部電場(chǎng)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(chǎng)存在，此電場(chǎng)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(chǎng)為零.可見如果要使殼內(nèi)電荷對(duì)殼外電場(chǎng)無影響,必須將外殼接地.第13頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202414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14頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202415有關(guān)靜電屏蔽的流程圖自由電子靜電感應(yīng)靜電場(chǎng)靜電屏蔽外電場(chǎng)E定向移動(dòng)合場(chǎng)強(qiáng)減弱感應(yīng)電場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)部E=0第15頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202416+++++++++一靜電感應(yīng)靜電平衡條件感應(yīng)電荷

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體第16頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202417++++++++導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度外電場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度第17頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202418++++++導(dǎo)體是等勢(shì)體靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直.

導(dǎo)體表面是等勢(shì)面

導(dǎo)體內(nèi)部電勢(shì)相等第