为什么静电平衡是只有导体表面有电荷?静电屏蔽的原理是什么?为什么金属网也可以达到静电屏蔽的效果?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-25
静电屏蔽的原理是什么?

静电屏蔽原理:如果将导体放在电场强度为E外的外电场中,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。由于导体内电荷的重新分布,这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场,电场强度为E内。根据场强叠加原理,导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。
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。

扩展资料:
静电屏蔽用途
静电屏蔽有两方面的意义其一是实际意义:屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响,也不对外部电场产生影响。有些电子器件或测量设备为了免除干扰,都要实行静电屏蔽,如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩,电子管用金属管壳。又如作全波整流或桥式整流的电源变压器,在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地,达到屏蔽作用。
在高压带电作业中,工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服,可以对人体起屏蔽保护作用。在静电实验中,因地球附近存在着大约100V/m的竖直电场。要排除这个电场对电子的作用,研究电子只在重力作用下的运动,则必须有eE<10-10V/m,这是一个几乎没有静电场的“静电真空”,这只有对抽成真空的空腔进行静电屏蔽才能实现。事实上,由一个封闭导体空腔实现的静电屏蔽是非常有效的。
参考资料来源:百度百科-静电屏蔽

原理:
如果将导体放在电场强度为E外的外电场中,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。由于导体内电荷的重新分布,这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场,电场强度为E内。根据场强叠加原理,导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。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。
空腔导体在外电场中处于静电平衡,其内部的场强总等于零。因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。若空腔导体内有带电体,在静电平衡时,它的内表面将产生等量异号的感生电荷。如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷,此时感应电荷的电场将对外界产生影响,这时空腔导体只能对外电场屏蔽,却不能屏蔽内部带电体对外界的影响,所以叫外屏蔽。如果外壳接地,即使内部有带电体存在,这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零,而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地,内部带电体对外界的影响消除,所以这种屏蔽叫做内屏蔽。为了防止外界信号的干扰,静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。例如电子仪器设备外面的金属罩,通讯电缆外面包的铅皮等等,都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。

  在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏蔽的理论基础。

  • 为什么静电平衡时,导体内部没电荷,只在导体外
    答:静电平衡其实就是物体对外不显电性,即带有正负电荷的粒子在数量上相等!带电的粒子称为电荷 严格地讲,导体的内表面、外表面都叫外表面.导体内部是指金属的那部分,对于腔而言,就是两个球之间夹的部分.也就是说,内表面不是内部.导体内部没有净电荷,这里说的内部就是严格意义上的内部.内表面并不是总...
  • 为什么静电平衡后导体内部无电荷,而电荷只分布在导体表面?
    答:这意味着导体内部各点的电势相等,电荷分布均匀,没有形成电势差,从而保持了电荷的稳定分布于表面,这是静电平衡的直观体现。综上所述,静电平衡是通过导体内部电荷的动态平衡和电场力的相互抵消,确保了电荷只分布在导体表面,而内部则处于无电荷的状态。这是物理学中一个重要的基本概念,对于理解导体的电...
  • 为什么静电平衡时,净电荷只分布在导体外表面
    答:由于电荷的同性相斥的特性,(异性电荷结合后,剩下的净电荷只能是同性电荷)。电荷之间会保持最大的距离。导体的外表面面积最大,符合“最大距离”这个条件。因此净电荷都分布在导体的外表面。——术语称为:集肤效应。
  • 为什么静电平衡是只有导体表面有电荷?静电屏蔽的原理是什么?为什么金属...
    答: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。空腔导体在外电...
  • 为什么静电平衡时,净电荷只分布在导体外表面?
    答:静电平衡时,如果是独立带电导体,则同种电荷间的相互斥力使电荷相互间远离到最远,当然只有外表面最远了;如果是放入电场中的导体,则导体中的自由电子在电场力作用下沿电场力方向运动到不能再运动的地方,另一端就带等量异种电荷,同样是在导体的外表面。以上是从电荷受力运动的角度来判断的,也可以...
  • 高中物理 静电现象的问题 请问为什么电荷只能分布在导体的外表面
    答:是这样的,如果导体是无空腔的,则它达到静电平衡后,导体内部的自由电荷不再移动,从而得知导体内部场强处处为0。如果导体是有空腔的,而空腔内无其他带电体,则导体所带的净电荷只分布在外表面(法拉第圆筒实验结果);如果空腔内有其他带电体,则内表面也会有感应电荷的。
  • 高二物理,静电平衡下的导体的静电荷只能分布在导体的外表面上,为什么呢...
    答:1)导体中除有同种的净电荷q(可正可负)以外,还有更大量的彼此等量的异种电荷+Q与-Q,所以,除了q之间的静电斥力以外,q还要受到+Q与-Q的引力或斥力。如果+Q与-Q是绝对均匀的彼此混合在一起,那它们对q的引力与斥力正好相互抵消,于是确实就只有q之间的静电斥力了。但事实上+Q与-Q的分布是不...
  • 高二物理‘处静电平衡,电荷只分布导体外表面’请问怎么理解,原因,请...
    答:使得导体的两侧表面上带上等量的异种电荷,即感应电荷。感应电荷产生的电场跟外电场的方向相反,大小随感应电荷的增多而增大。当感应电荷产生的电场场强跟外电场场强大小相等时,导体内部的实际电场场强为零,这时导体内部不再产生静电感应现象,也就不会存在感应电荷。
  • “在静电平衡中,导体所带电荷只能分布在导体的外表面”这句话怎么理解...
    答:不然电荷就会移动,违反静电平衡的条件),又根据高斯定理(如果你没有学过,简单来说就是做一个闭合曲面,穿出这个曲面的电场线根数正比内部的电荷量,因为导体内部没有电场,所以没有电场线穿出,所以导体内部没有电荷)我们可以推断出导体内部没有净电荷,所以电荷只分布在导体的外表面。
  • 导体静电平衡时,为什么电荷都在其表面?
    答:其实内部电荷为零,是指里面没有净电荷。正电荷是不移动的,但内部正负电荷相抵消,所以只有表面才分布有净电荷 参考资料:如果您的回答是从其他地方引用,请表明出处