导体在静电场中处于静电平衡时,具有下面三个性质:
导体内部没有宏观电场。
导体是一个等势体。
电荷只分布在导体的表面上。
所以,当一空腔导体在静电场中处于平衡时,导体内部以及腔内的场强为零。这样,空腔内的系统将不会受腔外电场的影响,这就是静电屏蔽。
至于为什么分布在导体表面,你可以想象,导体中是电子在传导着,带正电的原子核是不动的,在场的吸引下,电子会沿电场线运动,到了表面处电阻突然变得极大,无法电离所以只好停在那,聚集多了它产生的场就跟外界场抵消了,所以就稳定了......
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。
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。
金属罩一下就屏蔽了
据静电平衡知识,电场中的导体,不管是实心的还是中空的,由于静电感应而使电荷在导体的表面重新分布,当达到静电平衡后,导体内部(包括导体空腔内)任意一点的场强为零.装了金属外壳后,可以使处在金属外壳内部的任何电器设备、实验仪器不再受外电场的影响,保持静电平衡状态.壳外的带电体能使金属外壳感应带电,但电力线不能穿入壳内.
另一种情况是使带电体的电场不对外界产生影响.这可以把带电体A放在一个金属壳B内.同样,由于静电感应,在壳的内外表面分别带有等量异号的电荷,待壳达静电平衡时,壳内场强处处为零,并无净电荷.当壳外表面存在电荷时,壳外就有电场,这样还不能起到屏蔽的作用.如果我们把金属外壳接地,则壳外表面上的感应正电荷就由于接地而被中和.于是,金属壳内带电体的电场对外就不产生影响了.