什么叫靜電屏蔽?靜電屏蔽的應(yīng)用。。。
2016-10-28 15:12:18 來源:
導體的外殼對它的內(nèi)部起到“保護”作用,使它的內(nèi)部不受外部電場的影響,這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。
靜電屏蔽原理
如果將導體放在電場強度為E外的外電場中,導體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,會逆電場方向運動。這樣,導體的負電荷分布在一邊,正電荷分布在另一邊,這就是靜電感應(yīng)現(xiàn)象。由于導體內(nèi)電荷的重新分布,這些電荷在與外電場相反的方向形成另一電場,電場強度為E內(nèi)。根據(jù)場強疊加原理,導體內(nèi)的電場強度等于E外和E內(nèi)的疊加。當導體內(nèi)部總電場強度為零時,導體內(nèi)的自由電子不再移動。物理學中將導體中沒有電荷移動的狀態(tài)叫做靜電平衡。處于靜電平衡狀態(tài)的導體,內(nèi)部電場強度處處為零。由此可推知,處于靜電平衡狀態(tài)的導體,電荷只分布在導體的外表面上。如果這個導體是中空的,當它達到靜電平衡時,內(nèi)部也將沒有電場。這樣,導體的外殼就會對它的內(nèi)部起到“保護”作用,使它的內(nèi)部不受外部電場的影響,這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。
靜電屏蔽應(yīng)用
為防止外界的場 (包括電場、磁場 ,電磁場 )進入某個需要保護的區(qū)域 ,稱為屏蔽 .屏蔽分為靜電屏蔽、靜磁屏蔽、電磁屏蔽是電磁學的三種不同分支.這三種屏蔽的根本目的則是依據(jù)不同的物理原理 ,利用屏蔽殼上由外場產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)來抵御外場的影響 ,從而為“保護區(qū)”設(shè)立了屏障 ,抑制了外界的干擾。 靜電屏蔽:為了避免外界電場對儀器設(shè)備的影響,或者為了避免電器設(shè)備的電場對外界的影響,用一個空腔導體把外電場遮住,使其內(nèi)部不受影響,也不使電器設(shè)備對外界產(chǎn)生影響,這就叫做靜電屏蔽。空腔導體不接地的屏蔽為外屏蔽,空腔導體接地的屏蔽為內(nèi)屏蔽。空腔導體在外電場中處于靜電平衡,其內(nèi)部的場強總等于零。因此外電場不可能對其內(nèi)部空間發(fā)生任何影響。若空腔導體內(nèi)有帶電體,在靜電平衡時,它的內(nèi)表面將產(chǎn)生等量異號的感生電荷。如果外殼不接地則外表面會產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體等量而同號的感應(yīng)電荷,此時感應(yīng)電荷的電場將對外界產(chǎn)生影響,這時空腔導體只能對外電場屏蔽,卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對外界的影響,所以叫外屏蔽。如果外殼接地,即使內(nèi)部有帶電體存在,這時內(nèi)表面感應(yīng)的電荷與帶電體所帶的電荷的代數(shù)和為零,而外表面產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過接地線流入大地,內(nèi)部帶電體對外界的影響消除,所以這種屏蔽叫做內(nèi)屏蔽。為了防止外界信號的干擾,靜電屏蔽被廣泛地應(yīng)用科學技術(shù)工作中。例如電子儀器設(shè)備外面的金屬罩,通訊電纜外面包的鉛皮等等,都是用來防止外界電場干擾的屏蔽措施。
在靜電平衡狀態(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(nèi)部場強為零,這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ)。