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1 # 八個電子伏特
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2 # 自然並不是孜然
如何用電磁學來解釋靜電遮蔽現象?
首先我們先認識一下,什麼是遮蔽?遮蔽就是防止外界的場 (包括電場、磁場 ,電磁場 )進入某個需要保護的區域。所以解釋靜電遮蔽現象,那就要涉及到電場知識。
靜電遮蔽,說的簡單點就是,排除或抑制靜電場干擾的措施。
靜電遮蔽的基本原理是什麼?用電場的知識來解釋一下靜電遮蔽現象。
1、如果將一實心導體放入一外電場中,假設外電場的電場強度為2E,那麼該導體在這外電場的作用下,導體內的自由電子就有一定的電場力,電場力方向與外電場方向相反,自由電子就會運動,也就是說負電荷分佈在一邊,正電荷分佈在另一邊,而這個時候,導體內部就會形成另一個電場。
2、根據場強疊加的原理,導體內的電場強度等於外電場2E和內電場的疊加,如果疊加的電場強度不為0,則自由電子會繼續運動,直到疊加場強為0時,不在移動。
物理學中將導體中沒有電荷移動的狀態叫做靜電平衡。
3、當導體處於靜電平衡狀態時,其內部電場強度處處為0,那麼電荷就分佈在導體的外表面上。如果將此導體內部掏空,只留下外殼,那麼也就是說,當此外殼達到靜電平衡狀態時,內部沒有場強,即內部沒有電場,換句話說,此外殼排除或抑制靜電場干擾。
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3 # 郭哥聊科學
我們分兩個部分來分別解釋靜電遮蔽現象:一是中學階段的解釋;二是電動力學證明。
靜電遮蔽的中學階段解釋在靜電平衡狀態下,不論是空心導體還是實心導體;不論導體本身帶電多少,或者導體是否處於外電場中,必定為等勢體,其內部場強為零,這是靜電遮蔽的理論基礎。
在很多的精密電子儀器裝置外面的金屬罩,通訊電纜外面包的鉛皮等等,都是用來防止外界電場干擾的遮蔽措施。為了防止一些帶電體不對周圍環境產生影響,可以把電器放入到接地的金屬罩內,比如某些高壓電器就需要這種遮蔽。
為什麼封閉的導體殼能把腔體內外“隔離”稱為完全獨立的兩個靜電系統?要想解釋這個問題我們需要引入電動力學中的唯一性定理。這就不是中學階段能理解的了。
由電動力學唯一性定理解釋靜電遮蔽現象一、唯一性定理
當空間中某個區域內的電荷分佈已知。要完全確定該區域內的電場還需要一組邊界條件,這個邊界條件就是包圍這個區域的曲面,也就是這個導體的殼。討論殼外區域電場時這個區域就是去除導體殼以外的所有空間,這時的邊界就是導體的外表面和無限遠處。邊界條件就是邊介面上的電學狀態。
由唯一性定理可知:
1)給定各個導體的電勢為 U1,U2,……Un;
2)給定各個導體的電荷為Q1,Q2,……Qn;
3)給定一部分導體的電荷為Q1,Q2,……Qk;另一部分導體的電勢Uk+1,Uk+2,……Up;
在區域中的電荷分佈確定的條件下,若以上兩個條件之一給定,區域中的靜電場的場強、電勢就只有唯一一種分佈。
二、電場強度E只有唯一性證明
假定對應於邊界條件U1,U2,……Un有兩種電勢分佈U(x,y,z)和U"(x,y,z),由疊加原理,當邊界條件為U1"=U2"=……Un"=0時,有空間電勢分佈ΔU(x,y,z)=U"(x,y,z)-U"(x,y,z)
又,當各導體的電勢都為0時,即U1=U2=……Un=0,整個電場空間的電勢處處為零,即U(x,y,z)≡0
所以,U"(x,y,z)≡U(x,y,z)
因此,電場空間有唯一的電勢分佈。
又E=-∂U/∂n 即電場強度E也就確定了。
回覆列表
不知道你是否是想問類似於法拉第籠這類的靜電遮蔽。
這個問題呢,你先得了解類似於電場與導體之間的作用,就是說一個物體處於電場時他的自由電子會處於電場相反方向,這樣正負電子被拉開。(其實跟電場也扯不上啥光系,只是舉個例子說明正負電與自由電子)當物質缺少負電子時會形成空穴,空穴與負電子有互相吸引的關係,會造成壓力差,簡稱電壓。而正電子是質子攜帶的所以它是不流動的這個稍微瞭解下。
而沒有電場時,自由電子處於物體表面,使物體處於靜電平衡狀態。這時物體外部會對內部起一個保護作用,因為自由電子處於表面,而電子流動時是從高能量處流向低能量處的,如果表面能夠有足夠的電導率電壓會對內部不受力。
自然界的能量都是從高處流向低處的。
籠的電導率高於人體,電流會優先從籠這個導體經過,因為人體是非良性導體。這只是一個簡單的電導率問題不知道為何要電磁學啥知識,跟電磁學八竿子打不著啊。
硬要拉關係的話就是電流從導體經過時,電場處於導體表面,而內部無場強。而另一說明是當電流同時經過導體與不良導體時,電流優先透過良性導體,就是說導體會產生電場,而不良導體不會或電場小。
我只能扯到這就詞窮了,可能已經畫蛇添足了。