静电屏蔽-精要.pptVIP

* * * * * * * * * * 静电屏蔽 导体空壳 导体空壳一般分为两类 壳内没有带电体 壳内有带电体 讨论两类空壳在静电平衡时的电场、电势和电荷分布 ，只讨论达到平衡的情况，不考虑动态问题 。 电荷分布在导体表面，导体内部场强处处为零。 2、 空壳导体 （1）壳内无带电体： 电荷分布在导体表面，导体内部及壳体的内表面处处无净电荷。空壳内处处E=0，空壳内处处电势相等 —— 和实心导体一样。 1、 实心导体 + + + + + + + + + 壳内无带电体 证明：作Gauss面如图 必然会有电力线起始于内表面上带正电荷处， 内表面不是等势面 —— 导体也不是等势体 ，矛盾 （2）壳内有带电体： 壳体内表面所带的电量和壳内带电体所带的电量等量异号，壳体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。 未引入q时 放入q后 + + + + + + + + + + + + + + +q + + 导体内表面上所带电荷与壳内电荷的代数和为零 证明：作Gauss面如图 所以壳体内表面所带的电量和壳内带电体所带的电量等量异号，壳体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定，壳外导体和电场不影响壳内电场。 壳内电荷的位置不影响导体外电场 外表面接地，壳外电场消失。 静电平衡状态 不论导体壳本身是否带电，还是外界是否存在电场, 壳内和导体内都无电场 不论导体壳本身是否带电，还是外界是否存在电场,都不影响壳内的场强分布 起到了保护所包围区域的作用，使其不受导体壳外表面上电荷分布以及外界电场的作用——静电屏蔽 空壳提供了一个静电屏蔽的条件 若外壳接地，内、外均无影响 静电屏蔽现象 高压设备都用金属导体壳接地做保护 在电子仪器、或传输微弱信号的导线中都常用金属壳或金属网作静电屏蔽。 ? ? ? ? ? ? ? ? 外界不影响内部 应用 范德格拉夫起电机示意图 原理： 利用导体处于静电平衡状态时，所带电 荷全部分布在导体表面和尖端放电原理，使 导体球的表面所带的电荷不断增加，从而使 导体球和地之间的电势差U不断增大。 静电加速器能量：最高能量为几十Mev 例： 在内外半径分别为R1和R2的导体球壳内，有一个半径为r 的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球壳分别带上电荷量q和Q。试求： （1）小球的电势Ur，球壳内、外表面的电势； （2）小球与球壳的电势差； （3）若球壳接地，再求小球与球壳的电势差。 R 均匀带电球面的电势分布 P . r 电场形式取决于场点在面内还是面外 解：（1）由对称性可以肯定，小球表面上和球壳内外表面上的电荷分布是均匀的。小球上的电荷q将在球壳的内外表面上感应出-q和＋q的电荷，而Q只能分布在球壳的外表面上，故球壳外表面上的总电荷量为q+Q。利用电势叠加原理，小球和球壳内外表面的电势分别为 球壳内外表面的电势相等。 （3）若外球壳接地，则球壳外表面上的电荷消失q+Q=0 。两球各个的球面的电势分别为 （2）两球的电势差为 两球的电势差仍为 由结果可以看出，不管外球壳接地与否，两球的电势差恒保持不变； 如果两球用导线相连或小球与球壳相接触，则不论q是正是负，也不管球壳是否带电，电荷q总是全部迁移到球壳的外边面上，直到Ur-UR=0为止。 课下思考：引力能否屏蔽？ 课下作业 如图所示，在金属球A内有两个球形空腔，此金属球整体不带电，在两空腔中心各放置 一个点电荷q1和q2。此外在金属球A之外远处放置一个点电荷q（q至A中心的距离为r 远大于球A的半径R）. 求①作用在A、q1、q2、q四物体上的静电力是多少？② 点电荷q和点电荷q1、q2的 静电力分别是多少？ 谢谢 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *