靜電屏蔽課件

1、2020/9/14,1,靜電屏蔽,武威第一中學(xué)物理組：李永恒,高二物理教學(xué)課件,2020/9/14,2,問題的提出,把一只小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，鳥會安然無恙嗎？,點擊圖片可觀看視頻,2020/9/14,3,讓一個小孩子站在金屬網(wǎng)罩中，給金屬網(wǎng)罩通以50kv的高壓電，小孩子會不會有生命危險！,問題的提出,我們敢不敢拿人來做類似的實驗?zāi)兀?看 視 頻,2020/9/14,4,如何解釋這些現(xiàn)象呢,？,2020/9/14,5,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作定向移動，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。,分析,2020/9/14,6,二靜電平衡狀態(tài),導(dǎo)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)。,2020/9/14,7,(1)導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。 (2)導(dǎo)體表面上任何一點的場強(qiáng)方向跟該點的表面垂直。 (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。,處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的性質(zhì),2020/9/14,8,三、靜電屏蔽,腔內(nèi)q與內(nèi)表面的感應(yīng)電荷-q ,對外部場的貢獻(xiàn)恒為零。 第二類空腔靜電屏蔽。,若第二類空腔導(dǎo)體接地時，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

3、等勢體。,若第二類空腔導(dǎo)體接地，且腔外 有帶電體時，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)生的場強(qiáng)為 零，即滿足靜電平衡條件。金屬空腔 是零電位。,U=0,Q+q,2020/9/14,9,當(dāng)?shù)诙惪涨粚?dǎo)體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(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。,2020/9/14,10,空腔導(dǎo)體殼接地與否，外界 均對殼內(nèi)電場無任何影響，,外界不影響內(nèi)部,例如在電子儀器、或傳輸微弱信號

4、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,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 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,2020/9/14,11,靜電屏蔽的進(jìn)一步演示,1屏蔽外電場,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,整個空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢也必處處相等.,2020/9/14,12,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：空間各部 分的電場強(qiáng)度如何 分布 ？,接地導(dǎo)體電勢為零,2屏蔽腔內(nèi)電場,2020/

5、9/14,13,對靜電屏蔽的總結(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)的電場為例對靜電屏蔽做一討論。,2020/9/14,14,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)出異號電荷，它們與q在荷內(nèi)空間任一點激發(fā)的合場強(qiáng)為零。因而導(dǎo)體荷內(nèi)部不會受到荷外電荷q或其他電場的影響。,2020/9/14,15,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

6、殼q, 因為靜電感應(yīng)，殼內(nèi)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(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)電荷對殼外電場無影響,必須將外殼接地.,2020/9/14,16,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(wù)區(qū)怕被人打手機(jī)，又不能關(guān)機(jī)，找個金屬盒子裝進(jìn)去，就變成了“您撥打的用戶不在服務(wù)區(qū)”,2020/9/14,17,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,合場強(qiáng)減弱,感應(yīng)電場,導(dǎo)體內(nèi)部E=0,2020/9/14,18,一 靜電感應(yīng) 靜電平衡條件,靜電場中的導(dǎo)體,返回,2020/9/14,19,2020/9/14,20,靜電平衡條件,（1）導(dǎo)體內(nèi)