静电屏蔽：位于电场中的空腔导体一端接地，静电平衡后为何与大地等势？

关于静电屏蔽四种情况的问题~

（一）封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响。

如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电。静电平衡时壳内无电场。这不是说壳外电荷不在壳内产生电场，根本是q与外壁带电电场抵消。由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。
（二）如果把上述空腔导体外壳接地，则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。
如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地等势，导体内无电场。这时因空腔内壁有异号感应电荷，因此空腔内有电场。此电场由壳内电荷产生，壳外电荷对壳内电场仍无影响。
由以上讨论可知，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷影响。
（三）接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响。
如果壳内空腔有电荷q，因为静电感应，壳内壁带有等量异号电荷，壳外壁带有等量同号电荷，壳外空间有电场存在，此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。也可以说是由壳外感应电荷直接产生的。
但如果将外壳接地，则壳外电荷将消失，壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零。可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响，必须将外壳接地。这与第一种情况不同。
这里还须注意：①我们说接地将消除壳外电荷，但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电。假如壳外有带电体，则壳外壁仍可能带电，而不论壳内是否有电荷。

②实际应用中金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果，虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的。

③在静电平衡时，接地线中是无电荷流动的，但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化，或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化，就会使接地线中有电流。屏蔽罩也可能出现剩余电荷，这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的。

总之，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场影响；接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象，叫静电屏蔽。

静电屏蔽有两方面的意义，其一是实际意义：屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生影响。有些电子器件或测量设备为了免除干扰，都要实行静电屏蔽，如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩，电子管用金属管壳。又如作全波整流或桥式整流的电源变压器，在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地，达到屏蔽作用。在高压带电作业中，工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服，可以对人体起屏蔽保护作用。在静电实验中，因地球附近存在着大约100V／m的竖直电场。要排除这个电场对电子的作用，研究电子只在重力作用下的运动，则必须有eE＜meg，可算出E＜10-10V／m，这是一个几乎没有静电场的“静电真空”，这只有对抽成真空的空腔进行静电屏蔽才能实现。事实上，由一个封闭导体空腔实现的静电屏蔽是非常有效的。

其二是理论意义：间接验证库仑定律。高斯定理可以从库仑定律推导出来的，如果库仑定律中的平方反比指数不等于2就得不出高斯定理。反之，如果证明了高斯定理，就证明库仑定律的正确性。根据高斯定理，绝缘金属球壳内部的场强应为零，这也是静电屏蔽的结论。若用仪器对屏蔽壳内带电与否进行检测，根据测量结果进行分析就可判定高斯定理的正确性，也就验证了库仑定律的正确性。最近的实验结果是威廉斯等人于1971年完成的，指出在式

F=q1q2/r2±δ中，δ＜（2.7±3.1）×10-16，

可见在现阶段所能达到的实验精度内，库仑定律的平方反比关系是严格成立的。从实际应用的观点看，我们可以认为它是正确的。

处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。把一个实心导体挖空，变成一个导体壳，壳内的场强仍处处为零。这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。

静电平衡是静电屏蔽的理论依据，即静电屏蔽是导体中空的一种特殊情况。内部场强为零是因为壳外电荷与壳外表面感应电荷在壳内产生的电场抵消。
1封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响
如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电。静电平衡时壳内无电场。这不是说壳外电荷不在壳内产生电场，根本是q与外壁带电电场抵消。由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。 如果把上述空腔导体外壳接地，则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。 如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地等势，导体内无电场。这时因空腔内壁有异号感应电荷，因此空腔内有电场。此电场由壳内电荷产生，壳外电荷对壳内电场仍无影响。 由以上讨论可知，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷影响。
2接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响
如果壳内空腔有电荷q，因为静电感应，壳内壁带有等量异号电荷，壳外壁带有等量同号电荷，壳外空间有电场存在，此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。也可以说是由壳外感应电荷直接产生的。 但如果将外壳接地，则壳外电荷将消失，壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零。可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响，必须将外壳接地。这与第一种情况不同。 这里还须注意：①我们说接地将消除壳外电荷，但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电。假如壳外有带电体，则壳外壁仍可能带电，而不论壳内是否有电荷。 ②实际应用中金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果，虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的。 ③在静电平衡时，接地线中是无电荷流动的，但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化，或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化，就会使接地线中有电流。屏蔽罩也可能出现剩余电荷，这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的。 总之，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场影响；接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象，叫静电屏蔽。

这样理解一下，若不接地，空腔内电势为零（电荷平衡时，金属内部电势为零），而外部电势为正，现在接地，于是大地有电子移向空腔外，重新达到新的电荷平衡，此时，外部不带电，所以外部电势为零（并且是与大地相导通的，与大地等势），而内部仍然不变，只不过空腔上多了电子，是由于内部正电荷的吸引（也可认为是内部正电荷产生的电势，而电子往电势高的地方移动

那你是不是认为这时导体的电势小于零？（因为它带负电荷）
不要忘了，这个导体的电势等于外电场在导体处的电势（大于0）加上导体上所带负电荷产生的电势（＜0）之和，所以接地后，尽管导体带有一定量的负电荷，但其电势仍为零，与地等势。
另外，你的理解是错误的，不接地时，空腔内的电势怎么会为零呢？整个导体为等势体，空腔内电势与导体表面等势。
接地后，外部也不是不带电。它本身处于电场内，具有一定的电势（比如说U＞0），接地后，为了使其电势变为零，会有部分负电荷经大地转移至导体上，使其电势降为零。

在静电平衡的条件下，导体空腔是等势体，电力线应垂直于表面，所以在空腔内部，电力线是弯曲的，且与内表面垂直，导体空腔外表面的感应电荷的分布与外表面的曲率有关，所以电荷在外表面呈球对称均匀分布，电力线也呈球对称分布，且垂直于外表面。
如果这时将外表面接地，那么外表面电荷为0，内表面电荷分布不变。

答：因为达到静电平衡后，导体内部电荷处于平衡，移动电荷合电场力不做功，w=qu,所以u为零，即两点电势差为零，又因为规定大地电势为零，所以

这要从物体带点的本质理解，物体带电是由于物体得到或失去电子而带负电或正电，如果物体与大地接触，如果不等势，电荷就会在电势差的作用下移动，直到等势后才停止移动

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钦北区18835419304： 3 - 2知识点 - ？
绽曹羚羊：[答案] 先声明,我是复制黏贴的,所以要感谢让我复制的人! 3-1电场 1.两种电荷 -----(1)自然界中存在两种电荷:正电荷与负电... (3)只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能三者之和保持不变. 9.静电屏蔽:处于电场中的空腔导体或金属网罩...

钦北区18835419304： 什么是静电屏蔽 - ？
绽曹羚羊： 静电屏蔽 一.静电感应现象: 放入电场中的导体,其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动,致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷.这种现象叫静电感应现象. 二.静电平衡状态 : 导体中(包括表面)没有电荷定向...

钦北区18835419304： 什么是静电屏蔽?怎么产生？
绽曹羚羊： 定义或解释 ①用一个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受外电场影响,这叫做静电屏蔽. ②用一个接地的空腔导体,隔离腔内、外静电场的影响,这叫做静电屏蔽. (2)说明 上述两种讲法,分别为外屏蔽和全屏蔽.空腔导体在外电场中处于静...

钦北区18835419304： 静电屏蔽的定义问题空腔导体放置在外电场中,空腔内有一电荷.请问在空腔内,哪几个电场是相互抵消的? - ？
绽曹羚羊：[答案] 导体感应电荷产生的电场与外电场抵消 这样空腔导体内部相当于没有电场,空腔内的电荷就不受电场力了.

钦北区18835419304： 静电平衡和静电屏蔽到底怎么一回事? - ？
绽曹羚羊： 静电平衡就是电荷分布到一定情况时所有自由电荷达到平衡状态,没有电荷移动.静电屏蔽就是在一个接地的导体壳,它能够将其内部或外部的电场线阻断,使其外部或内部并不受另一部分的影响.希望采纳

钦北区18835419304： 静电平衡和静电屏蔽到底是怎么回事? - ？
绽曹羚羊： 前者是在电场中导体的电子移动到一端之后积累到一定程度就不再移动了 这一端的电荷也不再积累了 所以平衡了 后者是:在刚才平衡的基础上 把一端接地 这时导体内部不受外界电场影响 也就是屏蔽了外界电场

钦北区18835419304： 静电屏蔽:为什么空腔导体接地后可以无视外界影响? - ？
绽曹羚羊： 空腔导体不管接地与否,都能完全屏蔽外电场. 导体处于电场中时,导体内电荷会重新分配,达到静电平衡时,导体内部的场强必定为零,也就是说不管外界电场如何变化,始终不会对导体内部产生影响. 导体接不接地,只是影响空腔内的电荷(如果有的话)会否对外界产生影响.接地的话,是内外全屏蔽,不接地,则腔内电荷会对外界产生影响.

钦北区18835419304： 关于静电场中的导体的几个问题,如懂得,请给予讲解.关于静电屏蔽1、腔内有带电体情况,假如空腔放一带电体+q,那么导体壳内表面上要感应出电荷 - q,... - ？
绽曹羚羊：[答案] 1内表面电荷分布不影响外表面电荷的分布,因为金属内部被金属屏蔽,金属外部影响不到内部,反过来也是一样的,即金属将金属内部对外部的影响屏蔽了.但由于电荷守恒,内外表面电荷和不变. 2有一种通俗的理解,设金属内部有电场分布,那这...

钦北区18835419304： 一道物理题,(关于静电屏蔽)一球形导体,带电量为Q,置于一任意形状的空腔导体中,当用导线将两者连接后,系统电势能将()1增加 2 减少 3不变 - ？
绽曹羚羊：[答案] 2减少 导线连接后,空腔内表面和导体球的等量异种电荷会中和,消耗电势能

钦北区18835419304： 静电屏蔽是什么意思?? - ？
绽曹羚羊： 导体的外壳对它的内部起到“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.在交联高分子材料或蛋白质等大分子凝胶中,将材料放入高盐浓度溶液中,材料溶胀度降低的现象也称为静电屏蔽效应.