Perisai elektrostatik
Perisai elektrostatik: Untuk mengelakkan pengaruh medan elektrik luaran pada peralatan, atau untuk mengelakkan pengaruh medan elektrik peralatan elektrik di dunia luar, konduktor rongga digunakan untuk menutup medan elektrik luar, supaya internals tidak terjejas, dan peralatan elektrik tidak luaran ke luar. Kesannya dipanggil perisai elektrostatik.
Perisai konduktor rongga yang tidak berasas adalah perisai luar, dan perisai kawasan konduktor rongga terlindung sepenuhnya. Konduktor rongga berada dalam keseimbangan elektrostatik dalam medan elektrik luaran, dan kekuatan medan dalamannya selalu sama dengan sifar. Oleh itu, adalah mustahil bagi medan elektrik luaran untuk mempunyai sebarang pengaruh pada ruang dalamannya. Sekiranya terdapat sebuah badan yang dikenakan dalam konduktor rongga, permukaan dalamannya akan menghasilkan jumlah caj yang diinduksi sama apabila ia seimbang secara elektrostatik. Sekiranya selongsong luar tidak dibumikan, permukaan luar akan menjana jumlah caj yang diinduksi yang sama seperti badan yang dikenakan dalam. Pada masa ini, medan elektrik dikenakan caj elektrik akan mempunyai pengaruh di dunia luar. Pada masa ini, konduktor rongga hanya boleh dilindungi dari medan elektrik luaran, tetapi elektrifikasi dalaman tidak dapat dilindungi. Kesan tubuh di dunia luar, dipanggil pelindung luar. Jika kes itu didasarkan, walaupun ada badan yang dikenakan di dalamnya, jumlah algebra yang dikenakan oleh permukaan dalam dan pertuduhan dari badan yang dikenakan adalah sifar, dan caj yang dihasilkan oleh permukaan luar mengalir ke tanah melalui garis bawah tanah. Dunia luar tidak dapat menjejaskan bahagian dalam shell, dan pengaruh badan yang dikenakan di luar juga dihapuskan, jadi perisai ini dipanggil perisai penuh. Untuk mengelakkan gangguan daripada isyarat luaran, perisai elektrostatik digunakan secara meluas dalam kerja sains dan teknikal. Sebagai contoh, penutup logam di luar peralatan elektronik, kulit plumbum di luar kabel komunikasi, dan sebagainya adalah semua langkah melindungi untuk mencegah gangguan medan elektrik luaran.
Dalam keadaan keseimbangan elektrostatik, sama ada konduktor berongga atau konduktor padat; tidak kira betapa konduktor itu sendiri dikenakan, atau sama ada konduktor berada dalam medan elektrik luaran, ia mesti menjadi badan equipotential yang kekuatan medan dalamannya adalah sifar, yang merupakan asas teori pelindung elektrostatik.
Kerana medan elektrik di shell konduktor tertutup mempunyai ciri khas dan praktikal, kita membincangkan perisai elektrostatik dengan mengambil medan elektrik di shell konduktor tertutup sebagai contoh.
(1) Medan elektrik di dalam shell konduktor tertutup tidak terjejas oleh cas luar atau medan elektrik.
Sekiranya tiada badan yang dikenakan di dalam shell dan ada caj q di luar shell, induksi elektrostatik menyebabkan dinding luar shell dikenakan. Tiada medan elektrik dalam shell apabila elektrik statik seimbang. Ini bukan untuk mengatakan bahawa caj luar tidak menjana medan elektrik di dalam shell.
Medan elektrik. Oleh kerana dinding luar cengkerang menginduksi cas elektrik yang berbeza, mereka adalah sifar dengan medan hasil yang teruja oleh q pada sebarang titik di ruang dalaman cangkang. Oleh itu, bahagian dalam shell pengalir tidak terjejas oleh cas luar luaran atau medan elektrik yang lain. Caj yang diinduksi pada dinding luar cangkang bertindak sebagai pelarasan automatik.
Jika selongsong konduktor rongga diasaskan, caj positif pada selongsong akan mengalir ke tanah di sepanjang tanah. Selepas keseimbangan elektrostatik, konduktor rongga dan bumi adalah sama, dan kekuatan medan dalam rongga masih kosong.
Jika ada pertuduhan di rongga, konduktor rongga masih bersifat equipotential ke tanah dan tidak ada medan elektrik di konduktor. Pada masa ini, disebabkan oleh tangkapan induktif dinding dalaman rongga, terdapat medan elektrik di rongga. Medan elektrik ini dihasilkan oleh pertuduhan di dalam cangkerang, dan caj di luar cangkang masih tidak mempunyai kesan pada medan elektrik di dalam cangkang.
Ia dapat dilihat dari perbincangan di atas bahawa medan elektrik dalaman tidak terjejas oleh tuduhan luar shell konduktor tertutup sama ada ia berasaskan atau tidak.
(2) Medan elektrik luaran bagi shell konduktor tertutup tidak terjejas oleh pertuduhan di dalamnya.
Sekiranya rongga dalam cangkerang itu mempunyai caj q, kerana induksi elektrostatik, dinding dalaman cangkerang mempunyai jumlah yang sama dengan cas elektrik, dinding luar cangkerang mempunyai jumlah cas yang sama, dan medan elektrik ada dalam ruang angkasa shell. Medan elektrik ini boleh dikatakan secara tidak langsung dikenakan oleh cas elektrik di dalam shell. menghasilkan. Ia juga boleh dikatakan bahawa ia dihasilkan secara langsung oleh caj yang diinduksi di luar cangkang.
Walau bagaimanapun, jika kes itu didasarkan, caj di luar kes akan hilang, dan caj elektrik dalam kes dan caj yang diinduksi di dinding dalaman akan menjana medan elektrik di luar kes itu (Rajah 5). Ia dapat dilihat bahawa jika pertuduhan di dalam cangkerang tidak dipengaruhi oleh medan elektrik di luar cangkerang, selongsong itu harus didasarkan. Ini berbeza dengan kes pertama.
Juga ambil perhatian di sini: 1 Kami mengatakan bahawa asas akan menghapuskan caj di luar cangkerang, tetapi tidak bermakna bahawa dalam mana-mana dinding luar cangkerang mesti dibebaskan. Jika terdapat badan yang dikenakan di luar cangkerang, dinding luar cangkerang masih boleh dikenakan, tidak kira sama ada ada caj di dalam cangkerang (Rajah 6).
2 Dalam aplikasi praktikal, sarung logam tidak perlu ditutup sepenuhnya dan penutup logam mesh boleh digunakan dan bukan sarung logam untuk mencapai kesan perisai elektrostatik yang sama, walaupun perisai tidak sepenuhnya dan sepenuhnya.
3 Dalam kes keseimbangan elektrostatik, tiada aliran cas dalam dawai pembumian, tetapi jika tuduhan dalam shell terlindung berubah dengan masa, atau pertuduhan terhadap badan yang dibebankan berhampiran perubahan luar shell dengan masa, akan ada semasa dawai pembumian. . Perisai juga mungkin mempunyai caj sisa, dan kesan perisai akan tidak lengkap dan tidak lengkap.
Ringkasnya, sama ada shell konduktor tertutup atau tidak, medan elektrik dalaman tidak terjejas oleh cas luar dan medan elektrik; medan elektrik di luar cangkerang konduktor tertutup tidak terjejas oleh caj di dalam cangkerang. Fenomena ini dipanggil pelindung elektrostatik.
Perisai elektrostatik mempunyai dua makna. Salah satunya adalah makna praktikal: perisai menjadikan instrumen atau persekitaran kerja di dalam shell konduktor logam tidak terjejas oleh medan elektrik luaran dan tidak menjejaskan medan elektrik luaran. Untuk mengelakkan gangguan, sesetengah peranti elektronik atau peranti pengukur mesti dilindungi secara elektrostatik, seperti penutup logam dengan penutup alat voltan tinggi yang berasaskan atau penutup logam logam padat dan tiub logam untuk tiub elektron. Contoh lain ialah pembetulan kuasa pembetulan gelombang atau pembetulan kuasa gelombang penuh. Kerajang logam dibungkus di antara penggulungan utama dan penggulungan sekunder atau dawai enamel luka dan didasarkan untuk mencapai perisai. Dalam kerja-kerja voltan tinggi, para pekerja memakai tekanan menyamakan penyaman yang ditenun dengan wayar atau serat konduktif untuk melindungi tubuh manusia. Dalam eksperimen elektrostatik, terdapat medan elektrik menegak kira-kira 100 V / m berhampiran bumi. Untuk menolak kesan medan elektrik ini pada elektron, dan untuk mengkaji pergerakan elektron hanya di bawah tindakan graviti, ia mesti mempunyai eE
Yang kedua adalah teori: pengesahan tidak langsung undang-undang Coulomb. Teorema Gauss boleh diperolehi dari undang-undang Coulomb. Jika indeks kesedaran songsang dalam undang-undang Coulomb tidak sama dengan 2, teorem Gauss tidak dapat diperolehi. Sebaliknya, jika teorem Gauss dibuktikan, ketepatan hukum Coulomb terbukti. Menurut teorem Gauss, kekuatan medan di dalam sfera sfera logam terlindung itu seharusnya sifar, yang juga merupakan kesimpulan pelindung elektrostatik. Sekiranya instrumen itu digunakan untuk mengesan elektrifikasi dalam kes perisai, ketepatan teorem Gauss boleh ditentukan dengan menganalisis keputusan pengukuran, dan ketepatan hukum Coulomb diverifikasi. Keputusan eksperimen baru-baru ini telah diselesaikan oleh Williams et al. pada tahun 1971, menunjukkan
Dalam F = q1q2 / r2 ± δ, δ <(2.7 ±="" 3.1)="" ×="">
Ia dapat dilihat bahawa hubungan persegi songsang undang-undang Coulomb ditubuhkan dengan ketat dalam ketepatan percubaan yang boleh dicapai pada tahap ini. Dari sudut pandangan praktikal, kita boleh memikirkannya dengan betul.
Dalam konduktor seimbang seimbang, kekuatan medan dalaman adalah sifar. Konduktor berongga dilubangi ke dalam konduktor shell, dan kekuatan medan dalam shell masih kosong di mana-mana. Dengan cara ini, shell konduktor boleh melindungi kawasan yang dikelilinginya, supaya kawasan ini tidak terjejas oleh medan elektrik luaran. Fenomena ini dipanggil pelindung elektrostatik.