《大學(xué)物理學(xué)》(第二版)-10-10-2空腔導(dǎo)體與靜電屏蔽課件

1、2 空腔導(dǎo)體與靜電屏蔽 2.1 空腔導(dǎo)體 2.2 靜電屏蔽 1、空腔導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)帶電體（第一類空腔）空腔內(nèi)部及導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，它們形成等電勢(shì)區(qū)。 以上結(jié)論不受腔外帶電體及電場(chǎng)的影響！2.1 空腔導(dǎo)體 空腔內(nèi)表面不帶任何電荷，所有的凈電荷只分布在外表面上。 V=C1V=C11+2V=C2V=C2（1）空腔帶電（2）空腔外有電荷（電場(chǎng)） 腔外帶電體與腔外表面電荷在腔內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)總貢獻(xiàn)為零。2、空腔導(dǎo)體內(nèi)部有帶電體（第二類空腔）內(nèi)表面所帶總電量與空腔內(nèi)帶電體的電量相等、符號(hào)相反。如果原來(lái)空腔導(dǎo)體是電中性的，那么由電荷守恒定律，在外表面還會(huì)有+q的感應(yīng)電荷空腔外表面上的電荷分布與腔內(nèi)帶電體的位置無(wú)關(guān)

2、，只取決于導(dǎo)體外表面的形狀和外電場(chǎng)。 內(nèi)表面上的電荷分布只能由腔內(nèi)電荷及空腔內(nèi)表面形狀決定，不受腔外電場(chǎng)影響。電場(chǎng)線分析孤立導(dǎo)體腔的外殼接地，導(dǎo)體外表面的電荷將全部導(dǎo)入地下空腔導(dǎo)體接地、并且腔外有帶電體時(shí)，外表面上仍有感應(yīng)電荷 一空心導(dǎo)體球殼，其內(nèi)、外半徑分別為R1和R2，帶電荷q，如圖所示。當(dāng)球殼中心處再放一電荷為q的點(diǎn)電荷時(shí)，則導(dǎo)體球殼的電勢(shì)(設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn))為 DR1R2qq2.2 靜電屏蔽 V=C1V=C11+2V=C2V=C21、外界電場(chǎng)不影響空腔內(nèi)部的電場(chǎng)2、一個(gè)接地的空腔導(dǎo)體，腔內(nèi)帶電體對(duì)腔外的物體不產(chǎn)生影響。 空腔內(nèi)部的電場(chǎng)不影響外界外界電場(chǎng)不影響空腔內(nèi)部的電場(chǎng) 無(wú)論空腔

3、導(dǎo)體殼接地與否，外界均對(duì)殼內(nèi)電場(chǎng)無(wú)任何影響。 高壓設(shè)備都用金屬導(dǎo)體殼接地做保護(hù)，它起靜電屏蔽作用，內(nèi)外互不影響。 電子儀器、傳輸微弱信號(hào)的導(dǎo)線，為了避免外界的干擾，在導(dǎo)線外包一層用接地的金屬絲編織的屏蔽線層。 靜電屏蔽的應(yīng)用 在實(shí)際中常用密織的金屬網(wǎng)罩代替金屬殼體實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽的目的A. 球殼內(nèi)、外電場(chǎng)強(qiáng)度分布均無(wú)變化 B. 球殼內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度分布改變，球殼外不變 C. 球殼外電場(chǎng)強(qiáng)度分布改變，球殼內(nèi)不變 D. 球殼內(nèi)、外電場(chǎng)強(qiáng)度分布均改變 在一不帶電荷的導(dǎo)體球殼的球心處放一點(diǎn)電荷，并測(cè)量球殼內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度分布如果將此點(diǎn)電荷從球心移到球殼內(nèi)其它位置，重新測(cè)量球殼內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，則將發(fā)現(xiàn)B例題1

4、將一不帶電的空腔導(dǎo)體球殼放入點(diǎn)電荷q所產(chǎn)生的電場(chǎng)中，接地后球殼外表面帶電量為多少？解 空腔內(nèi)部及導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，它們形成等電勢(shì)區(qū)。 球心處的電勢(shì) 導(dǎo)體球殼接地 R1R2R3q1例題2 一個(gè)帶電金屬球半徑R1，帶電量q1，放在另一個(gè)帶電球殼內(nèi)，其內(nèi)外半徑分別為R2、R3，球殼帶電量為q 。試求此系統(tǒng)的電荷、電場(chǎng)分布以及球與球殼間的電勢(shì)差。如果用導(dǎo)線將球殼和球接一下又將如何？ rq2q3解 設(shè)球殼內(nèi)外表面電量為q2、q3 在球殼內(nèi)作一半徑為r的球面為高斯面，由高斯定理得到 由電荷守恒定律 在金屬球與金屬殼內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零 金屬球A與金屬殼B之間的電勢(shì)差為 如果用導(dǎo)線將球和球殼接一下，則金屬球殼的內(nèi)表面和金屬球球表面的電荷會(huì)完全中和，重新達(dá)到靜電平衡，二者之間的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差均為零。 球殼外表面仍保持有q1+ q的電量，而且均勻分布，它外面的電場(chǎng)仍為 R1R2R3q+q1先根據(jù)靜電平衡條件，假設(shè)一種電荷分布再根據(jù)電荷守