什么是静电屏蔽?静电屏蔽原理
在探究静电屏蔽前,我们先来说一下静电感应现象。
如果将导体放在电场强度为E的外电场中,导体内的自由电子在电场力的作用下,会逆电场方向运动。这样,导体的负电荷分布在一边,正电荷分布在另一边,这就是静电感应现象。静电感应是静电屏蔽的基础。
由于导体内电荷的重新分布,这些运动后的电荷(如下图导体W自身的电荷)会在与外电场相反的方向形成另一电场。
通过受力分析可知,当产生的电场强度E’小于E时,导体W中的电荷受力不平衡,电荷还会继续运动,直至受力平衡,即E’=E的情况下。
图示金属导体W内部中空地带C处的电场强度为零
根据场强叠加原理,导体内的电场强度等于自身的电荷产生的E’和外部电场E的叠加,等大反向的电场叠加而互相抵消,使得导体内部总电场强度为零。
当导体内部总电场强度为零时,导体内的自由电子不再移动。物理学中将导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡。
处于静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零。由此可推知,处于静电平衡状态的导体,电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导体是中空的,当它达到静电平衡时,内部也将没有电场。
这样,导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。
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