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解析靜電屏蔽的原理

   稍作留心,便可發(fā)現(xiàn),一般的電器設(shè)備,特別是精密實(shí)驗(yàn)儀器,都裝有金屬外殼(罩).例如,示波管的外面就套有一個(gè)金屬罩,為的是使它的內(nèi)部不受外界電場(chǎng)的干擾,而內(nèi)部的電場(chǎng)也不對(duì)外界產(chǎn)生影響,即讓金屬罩(殼)把示波管屏蔽起來.那么,為什么金屬外殼能起到這種屏蔽作用呢?根據(jù)靜電平衡知識(shí),電場(chǎng)中的導(dǎo)體,不管是實(shí)心的還是中空的,由于靜電感應(yīng)而使電荷在導(dǎo)體的表面重新分布,當(dāng)達(dá)到靜電平衡后,導(dǎo)體內(nèi)部(包括導(dǎo)體空腔內(nèi))任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零.裝了金屬外殼后,可以使處在金屬外殼內(nèi)部的任何電器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器不再受外電場(chǎng)的影響,保持靜電平衡狀態(tài).

    用電力統(tǒng)表示儀器金屬外殼的屏蔽作用.殼外的帶電體能使金屬外殼感應(yīng)帶電,但電力線不能穿入殼內(nèi).
    另一種情況是使帶電體的電場(chǎng)不對(duì)外界產(chǎn)生影響.這可以把帶電體A放在一個(gè)金屬殼B內(nèi),.同樣,由于靜電感應(yīng),在殼的內(nèi)外表面分別帶有等量異號(hào)的電荷,待殼達(dá)靜電平衡時(shí),殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為零,并無凈電荷.當(dāng)殼外表面存在電荷時(shí),殼外就有電場(chǎng),這樣還不能起到屏蔽的作用.如果我們把金屬外殼接地,見圖(b),則殼外表面上的感應(yīng)正電荷就由于接地而被中和.于是,金屬殼內(nèi)帶電體的電場(chǎng)對(duì)外就不產(chǎn)生影響了.
    綜合上述兩種情況可得如下結(jié)論:屏蔽殼內(nèi)的物體不受外電場(chǎng)的影響;而接地的屏蔽殼內(nèi)部的電場(chǎng)也不會(huì)影響外部,這種現(xiàn)象叫做“靜電屏蔽”.
關(guān)于靜電屏蔽我們還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):
 
(1)無論導(dǎo)體殼內(nèi)是否有電荷,殼外電荷的分布均不影響殼內(nèi)的電場(chǎng).但這并不是說殼外電荷不在殼內(nèi)空間產(chǎn)生電場(chǎng),而僅是殼外電荷與殼表面分布定的感應(yīng)電荷在殼內(nèi)空間任一點(diǎn)的合電場(chǎng)為零罷了.
(2)如果殼不接地,則殼內(nèi)電荷將影響殼外電場(chǎng),但與殼內(nèi)電荷的位置無關(guān).如一導(dǎo)體球殼,殼內(nèi)點(diǎn)電荷q在球心與偏離球心位置時(shí),僅改變殼內(nèi)電場(chǎng)分布,而殼外電場(chǎng)分布相同.
(3)接地金屬殼的殼內(nèi)電荷分布不影響殼外的電場(chǎng).但這并不是說殼內(nèi)電荷不在殼外空間產(chǎn)生電場(chǎng),而是殼內(nèi)電荷與殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷在殼外空間的合場(chǎng)強(qiáng)處處為零。

發(fā)布時(shí)間:2012-12-14 15:36:38
 
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