靜電屏蔽的原理及應用精

關于靜電屏蔽的原理及應用精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靜電屏蔽的應用謝謝觀看第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用金屬網(wǎng)制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會安然無恙呢？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．靜電感應現(xiàn)象：

放入電場中的導體，其內部的自由電子在電場力的作用下向電場的反方向作定向移動，致使導體的兩端分別出現(xiàn)等量的正、負電荷。這種現(xiàn)象叫靜電感應現(xiàn)象。

二．靜電平衡狀態(tài)

：導體中(包括表面)沒有電荷定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。

處于靜電平衡狀態(tài)導體的性質(1)導體內部的場強處處為零。(2)導體表面上任何一點的場強方向跟該點的表面垂直。(3)導體所帶的凈電荷只分布在導體的外表面上，導體內部沒有凈電荷。(4)處于靜電平衡狀態(tài)的導體是等勢體，導體表面是等勢面。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q與內表面的感應電荷-q,對外部場的貢獻恒為零。～第二類空腔靜電屏蔽。若第二類空腔導體接地時，外表面上的感應電荷被大地電荷中和，所以不帶電荷。金屬空腔是零等勢體。若第二類空腔導體接地，且腔外有帶電體時，外表面上的感應電荷被大地電荷部分中和，所帶電荷的多少必須保證腔內、腔內表面、腔外表面以及腔外電荷在導體內產生的場強為零，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?shù)诙惪涨粚w接地時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：此時殼內的任何電場都不影響外界，也不受外界影響。例如高壓設備都用金屬導體殼接地做保護，它起靜電屏蔽作用，內外互不影響。外界不影響內部不影響外界U=0q–qU=0Q+q’

殼內外場互不影響第7頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.20248空腔導體殼接地與否，外界均對殼內電場無任何影響，

外界不影響內部例如在電子儀器、或傳輸微弱信號的導線中都常用金屬殼或金屬網(wǎng)作靜電屏蔽。外界不影響內部U=C1U

=C1腔外表面的電荷分布不影響腔內電場分布但是腔內有無電荷對腔外有不同的影響。綜述：空腔導體(無論接地與否)將使腔內空間不受外電場的影響，而接地空腔導體將使外部空間不受空腔內的電場的影響～空腔導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靜電屏蔽的進一步演示1

屏蔽外電場外電場

空腔導體可以屏蔽外電場,使空腔內物體不受外電場影響.這時,整個空腔導體和腔內的電勢也必處處相等.空腔導體屏蔽外電場第9頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202410

接地空腔導體將使外部空間不受空腔內的電場影響.

問：空間各部分的電場強度如何分布？接地導體電勢為零2

屏蔽腔內電場++++++++第10頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202411對靜電屏蔽的總結理論基礎在靜電平蘅狀態(tài)下，不論是空心導體還是實心導體，不論導體本身帶電多少，或者導體是否處于外電場中，必定為等勢體，其內部場強為零。下面我們以封閉導體內的電場為例對靜電屏蔽做一討論。第11頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202412封閉導體內部電場不受殼外電荷或電場影響如殼內無帶電體而殼外有電荷q,則靜電感應使殼外壁帶電。靜電平衡時殼內無電場。這不是說殼外電荷不在殼內產生電場，是由于殼外壁感應出異號電荷，它們與q在荷內空間任一點激發(fā)的合場強為零。因而導體荷內部不會受到荷外電荷q或其他電場的影響。第12頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202413接地封閉導體殼外部電場不受殼內電荷的影響如果殼內空腔有電殼q,因為靜電感應，殼內部帶有等量異號電荷，殼外部帶有等量同號電荷，殼外空間有電場存在，此電場可以說說是由殼內電荷q間接產生.也可以說是由殼外感應電荷直接產生的.但如果將外殼接地,則殼外電荷將消失,殼內電荷q與內部感應電荷在殼外產生電場為零.可見如果要使殼內電荷對殼外電場無影響,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線，外面就有一層金屬絲，就為了靜電屏蔽，使信號不受干擾

在服務區(qū)怕被人打手機，又不能關機，找個金屬盒子裝進去，就變成了“您撥打的用戶不在服務區(qū)”

第14頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202415有關靜電屏蔽的流程圖自由電子靜電感應靜電場靜電屏蔽外電場E定向移動合場強減弱感應電場導體內部E=0第15頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202416+++++++++一靜電感應靜電平衡條件感應電荷

靜電場中的導體第16頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202417++++++++導體內電場強度外電場強度感應電荷電場強度第17頁,共20頁，2024年2月25日，星期天28.03.202418++++++導體是等勢體靜電平衡條件（1）導體內部任何一點處的電場強度為零；（2）導體表面處的電場強度的方向,都與導體表面垂直.

導體表面是等勢面

導體內部電勢相等第