什么叫靜電屏蔽?靜電屏蔽的應(yīng)用。。。
2016-10-28 15:12:18 來(lái)源:
導(dǎo)體的外殼對(duì)它的內(nèi)部起到“保護(hù)”作用,使它的內(nèi)部不受外部電場(chǎng)的影響,這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。
靜電屏蔽原理
如果將導(dǎo)體放在電場(chǎng)強(qiáng)度為E外的外電場(chǎng)中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力的作用下,會(huì)逆電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)。這樣,導(dǎo)體的負(fù)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(dǎo)體內(nèi)電荷的重新分布,這些電荷在與外電場(chǎng)相反的方向形成另一電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E內(nèi)。根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理,導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于E外和E內(nèi)的疊加。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部總電場(chǎng)強(qiáng)度為零時(shí),導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再移動(dòng)。物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒(méi)有電荷移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零。由此可推知,處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。如果這個(gè)導(dǎo)體是中空的,當(dāng)它達(dá)到靜電平衡時(shí),內(nèi)部也將沒(méi)有電場(chǎng)。這樣,導(dǎo)體的外殼就會(huì)對(duì)它的內(nèi)部起到“保護(hù)”作用,使它的內(nèi)部不受外部電場(chǎng)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(chǎng) (包括電場(chǎng)、磁場(chǎng) ,電磁場(chǎng) )進(jìn)入某個(gè)需要保護(hù)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(xué)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(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)來(lái)抵御外場(chǎng)的影響 ,從而為“保護(hù)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(chǎng)對(duì)儀器設(shè)備的影響,或者為了避免電器設(shè)備的電場(chǎng)對(duì)外界的影響,用一個(gè)空腔導(dǎo)體把外電場(chǎng)遮住,使其內(nèi)部不受影響,也不使電器設(shè)備對(duì)外界產(chǎn)生影響,這就叫做靜電屏蔽?涨粚(dǎo)體不接地的屏蔽為外屏蔽,空腔導(dǎo)體接地的屏蔽為內(nèi)屏蔽。空腔導(dǎo)體在外電場(chǎng)中處于靜電平衡,其內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)總等于零。因此外電場(chǎng)不可能對(duì)其內(nèi)部空間發(fā)生任何影響。若空腔導(dǎo)體內(nèi)有帶電體,在靜電平衡時(shí),它的內(nèi)表面將產(chǎn)生等量異號(hào)的感生電荷。如果外殼不接地則外表面會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體等量而同號(hào)的感應(yīng)電荷,此時(shí)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)將對(duì)外界產(chǎn)生影響,這時(shí)空腔導(dǎo)體只能對(duì)外電場(chǎng)屏蔽,卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對(duì)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(shí)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(guò)接地線流入大地,內(nèi)部帶電體對(duì)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(hào)的干擾,靜電屏蔽被廣泛地應(yīng)用科學(xué)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(lái)防止外界電場(chǎng)干擾的屏蔽措施。
在靜電平衡狀態(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,這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ)。