关于电场屏蔽问题？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-30 03:08 标签： 简述静电屏蔽的原理

关于静电屏蔽现象理解的常见错误分析 安徽省含山高级职业中学 郝必友（238171） 【摘要】：在现行的高中物理（人教版）必修3-1《静电场》中关于静电屏蔽的知识讲的不是很多，在教学中我们会经常遇到一些问题，如果不加以仔细分析很容易出现错误。本文就关于静电屏蔽的理解上经常出现的错误进行分析。希望能对各位同行在进行静电屏蔽教学时有所帮助。 【关键词】：静电屏蔽，静电平衡 【正文】关于静电屏蔽，课本上是这样叙述的：只要达到了静电平衡状态，不管导体本身是否带电或者处于外界电场中，内部都是没有电场的，这样导体的外表面就保护了它包围的区域，使之不受导体外界的电场或者自身外表面所带的电荷影响。 关于静电屏蔽，经常有下列几种常见的看法。下面结合具体的例子来分析。 1.看法一：静电屏蔽时，内部不受外部的影响，所以，外部的电荷不会在内部产生电场 请看下面的例子 【例1】 有一不带电的空心金属球，球心处放一点电荷+ q，球外有一电荷+ Q，如图1所示．当达到静电平衡时，空心球内的电场 　　电荷Q在球内产生的电场强度为零； 　　球外表面的电荷在球内的场强为零； 　　Q与球外表面的电荷在球内的合场强为零， 　　球内外表面的电荷在球内的合场强为零． 解答与分析空心金属球就是金属球壳、导体空腔．点电荷+ q置于球心处，金属球壳的内表面出现均匀分布的感应电荷－q，外表面出现感应电荷+q；而球外电荷+ Q在球壳外表面的右侧产生感应电荷－Q＇，左侧产生感应电荷+Q＇．因为静电平衡时导体内部任一点的场强为零，亦即导体内没有电场线存在，这说明球外电荷+Q所发生的电场线一部分延伸于无限远处，一部分终止于球壳外表面的负电荷上，不能穿过壳层而进入空心球内，故电荷Q不影响球内的电场，这就是所谓“内部不受外电场的影响”．这里必须注意，这句话并不是说壳外电荷不在壳内产生电场，而是壳外的电荷与壳外表面上的电荷在壳外壁以内（包含金属壳层）任一点所产生的合电场强度为零．因此本题应是电荷Q与球外表面的电荷（q±Q＇）在球内产生的合场强为零．　　【例2】 有一接地的导体球壳，如图2所示，球心O处放一点电荷q，达到静电平衡时，则 　　q的电量变化时，壳外电场随之改变； 　　q在壳外产生的电场强度为零； 　　球壳内外表面的电荷在壳外的场强为零； 　　q与壳内表面的电荷在壳外的合场强为零． 解答与分析 壳外电场由壳外带电体和壳外表面上的电荷所决定．当导体壳接地时，壳与大地等电势，壳内电荷在壳外表面所产生的感应电荷流入大地（严格地说是壳与大地构成一个大导体，壳内电荷在壳外表面产生的感应电荷分布在整个大导体的外表面，因球壳的半径远小于地球的半径，故球壳外表面分配到的电荷可忽略不计）．这时球壳外表面上的电荷仅由壳外带电体的感应而带电，而不受壳内电荷的影响，即所谓“接地导体壳外部的电场不受壳内电荷的影响”．但是，这句话并不是说壳内电荷不在壳外产生电场，而是壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外（包含导体壳层）任一点的合场强为零.因此，本题应是q与球壳内表面上的电荷－q在壳外的合场强为零． 　　【例3】 有一不带电的空心金属球，在球内腔放一点电荷，当该点电荷在球内腔移动时（保持不与金属球接触），对电场的影响为下面的哪一种情况？ 　　对球内外的电场均无影响； 　　球内电场改变，球外不变； 　　球内电场不变，球外改变； 　　球内外的电场均改变． 　　解答与分析 设点电荷+q原来位于球心处，它在球壳内表面产生感应电荷－q，且均匀分布；在外表面产生感应电荷+q，假如球外无其他带电体和导体，电荷分布也是均匀的．当点电荷+q在腔内移动而偏离球心时，球壳内表面的感应电荷－q已不再是均匀分布，正是这种变化才保证点电荷+q与壳内表面的电荷－q在壳内壁之外任一点所产生的合场强为零，因而球内电场分布发生变化，故、不对．由于壳内点电荷+q所发生的力线全部终止于壳内表面的电荷－q上，总场的力线不能穿过金属壳，故当点电荷在腔内移动时，对壳外电荷分布不产生影响，球外电场也不会变化，因此正确，也不对． 这里还必须指出，那种认为金属壳外电场线的分布（及走向）与壳内电场线的分布（及走向）总有某些联系的想法是不对的．对于不接地的金属壳，壳内的电荷q除了使壳外表面上多一份电量q之外，对壳外电场并无其他影响．也就是说，当壳内电荷的分布发生变化（注意：总电量不变）时，壳外电场并没有改变，从这个意义上说不接地的金属壳对外部电场也还是起到一定程度的屏蔽作用．如果本题的前提改为“球腔内电荷的电量发生变化”，那么此时球内外的电场均发生变化，答案才是．　　【例4】 有一不带电的金属球壳，壳内偏心位置上放一点电荷q1 ，壳外有一点电荷q2.当达到静电平衡时，q1所受作用力的下列说法哪一种是正确的？ 　　q2对q1

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A．屏蔽电场、分流高频电流

C．分流静电感应电击电流

更多“等电位作业时，屏蔽服所起的主要作用是（)。A、屏蔽电场、分流高频电流B、屏蔽电场C、分流静电感应电”相关的问题

采用中间电位作业时，屏蔽服所起的主要作用是（)。

A．屏蔽高压电场、分流高频电流

C．分流静电感应电击电流

带电作业人员穿上屏蔽服后，人体各个部分的电位视为相同，屏蔽服起到（)作用。

计算题：等电位电工在500kV导线上作业，头顶周围电场强度480kV/m，屏蔽服的屏蔽效率为40dB，试求屏蔽服内等电位电工的体表场强

屏蔽服的（)作用，使真正流过人体的电流很小，消除了不良感觉和伤害。

兆欧表屏蔽端钮的作用为____

A．屏蔽被测物的表面漏电流

D．保护兆欧表，以免其线圈被烧毁

穿屏蔽服的目的就是要使流经带电作业身体的电流几乎全部改为由屏蔽服流过，因而屏蔽服的作用是导通电流。（）

真空灭弧室中的主屏蔽罩的作用是使电场分布均匀

下列关于屏蔽服的原理说法中不正确的是（)。

A.屏蔽服是电磁感应原理的具体应用

B.屏蔽服实际为一金属网状结构

C.屏蔽服不是全封闭的导体，会有部分电场穿透屏蔽服内部

D.屏蔽服存在屏蔽效率的问题

邝向军,廖旭;[J];电子科技大学学报;2003年06期
白少民,张玉强;[J];延安大学学报(自然科学版);2003年03期
王永良,梁红卫;[J];大连轻工业学院学报;2004年02期
马秀香;[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2005年02期
李银山;[J];辽宁师专学报(自然科学版);2005年02期
黄永顺;李子军;;[J];漳州师范学院学报(自然科学版);2010年01期
张镇九;[J];华中师院学报(自然科学版);1977年02期
贾兆平;;[J];湖南师范大学自然科学学报;1981年02期
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