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

Shielding)

一、空腔导体可以屏蔽外电场(外电场进不去)

十

土十

十

+十十十

二、接地的空腔导体可以屏蔽内电场

(内电场出不来)。

由电荷守恒定律可知：

a+0?=8OQ2

σ?+σ?=0

板内电场为零，选如图高斯面

选如图高斯面，电通量为零。

σ?+σ?=0

板内任一点P的场强是4个带电平面的电场的叠加，

并且为零，所以

即：σ?+O?+O?-σ?=0

联立求解可得：

61=280=2

0=-220=28区

电场的分布为：一

在I区，方向向左

在Ⅱ区，可一方向向右

n

在Ⅲ区，Em方向向右

2e?S

(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

σ?=0

第一块金属板上的电荷守恒仍给出

a,+0=9

由高斯定理仍可得C?+σ?=0

金属板内P点的场强为零，所以C?+O?+C?=0

联立求解可得：

电场的分布为：Em=0

B=0,Bi=E0s,

例荷面密度为o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/e?。为什么前者比后者小一半?

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EE,

场强为E?=E?=o/2e?。E?G\E?

除dS外，导体表面其它电荷在导体

dS内侧紧邻处的场强为E?,在外侧

紧邻处的场强为E?。

其它电荷产生的电场在dS处连续，故E?=E

由场强叠加原理和静电平衡条件得

D

B内=E?-E?=0.4zE

云

所以E?=E?=E?=E?。B

2

导体

因此由场强叠加原理得导体表面外

紧邻处的场强

E外=E?+E?=2E?=o/e?。

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。

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q?,内外半径分别为R?和R?。求场强

和电势分布。场强积分法

解：由高斯定理可得场强分布：

rR,E=0

R,rR,D=anb