2022-2023学年高二物理竞赛课件：静电屏蔽(Electrostatic+Shielding).pptx

静电屏蔽(Electrostatic

Shielding)

静电屏蔽(ElectrostaticShielding)

一、空腔导体可以屏蔽外电场(外电场进不去)

二、接地的空腔导体可以屏蔽内电场(内电场出不来)。

O₃+σ₄=0

板内电场为零，选如图高斯面

选如图高斯面，电通量为零。

O₂+σ₃=0

板内任一点P的场强是4个带电平面的电场的叠加，

由电荷守恒定律可知：

并且为零，所以

0

2

电场的分布为：

在I区，

在Ⅱ区，

在Ⅲ区，

即：σ₁+Q₂+O₃-σ₄=0

联立求解可得：

方向向左

方向向右

方向向右

;(

@

由高斯定理仍可得σ,+σ₃=0

金属板内P点的场强为零，所以C₁+σ2+O₃=0

联立求解可得：

电场的分布为：

(2)如果把第二块金属板接地，其

右表面上的电荷就会分散到地球

表面上(和曲率成正比),所以

₄=0

第一块金属板上的电荷守恒仍给出

解一：导体表面某处的面元dS处的面

电荷密度为σ,它在其两侧紧邻处的

场强为E₁=E₂=o/2e,。

除dS外，导体表面其它电荷在

dS内侧紧邻处的场强为E₃,在外侧

紧邻处的场强为E₄。

例荷面密度为σ的无限大均匀带电平面，其两侧

(或有限大均匀带电面两侧紧邻处)的场强为σ/2eo

静电平衡的导体表面某处面电荷密度为σ,在表面外紧邻处的场强为σ/e₀。为什么前者比后者小一半?

E

E₁℃\E₂

导体

其它电荷产生的电场在dS处连续，故E₃=E

由场强叠加原理和静电平衡条件得

E内=E₁-E₃=0,

所以E₁=E₂=E₃=E₄。

因此由场强叠加原理得导体表面外

紧邻处的场强

E外=E₂+E₄=2E₂=σ/e₀

解二：内场为零，高斯面有效面只有一个面，面积减半，电荷数一样，场强自然加倍。

山E

E₁G\E₂

导体

例：半径为R,的金属球电量为q,外面有一同心金

属球壳电量为q₂,内外半径分别为R,和R₃。求场强

和电势分布。场强积分法

P

92

注意和前面的均

匀带电球相区别

解：由高斯定理可得场强分布：

rR,E=0

R₂rR₃,E=0

电势分布：当rR时

当R₁rR₂时

3

91

92

当R₂rR₃时

当rR₃时

当R₁rR₂时

U:球壳外部，U,U:球壳内部

球壳内部，U=U₁+U,+U₂

R

91

Q2

电势分布：当rR时