静电屏蔽现象的研究及其应用.doc

静电屏蔽现象的研究及其应用在19世纪，著名的物理学家法拉第冒着被电击的危险，做了一个闻名于世的实验法拉第笼实验：他把自己关在了一个封闭的金属笼内，并在笼外进行强大的静电放电，但放电时他并未受到任何影响。这是为什么呢？其实这就是静电屏蔽现象。那么到底什么是静电屏蔽现象呢？它的原理又是什么呢？如果我们将导体放在电场强度为E外的外电场中，则导体内的自由电子在电场力的作用下，会逆着电场方向作定向运动，结果引起导体上电荷的重新分布，使导体两端带上等量异号的电荷，这就是导体的静电感应现象。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激发形成一个附加电场，设其电场强度为E内。根据场强叠加原理可知，导体内的总电场强度等于E外和E内的叠加之和。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状态。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，这种现象就称为静电屏蔽。静电屏蔽又分为外屏蔽和全屏蔽。若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生与带电体等量异号的感应电荷。如果此时导体外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量同号的感应电荷，这些感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能屏蔽外电场对导体内部的影响，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。而如果将导体外壳接地，使导体与地球等电势，这时导体外表面的感应电荷因接地而中和，隔绝了内部带电体对外界的影响，因此接地的导体空腔不仅能使其内部不受外电场影响，同时也能避免空腔内的电场对外电场产生影响，所以叫全屏蔽。由于静电屏蔽本身所具有的特点，它广泛地应用于我们的日常生活和科学技术工作中。高压带电作业就是典型的例子：操作人员在检修高压设备时，都要穿戴用金属丝网布制成的均压服进入强电场区。均压服相当于一个导体空腔将人体屏蔽起来，通过高压线与均压服之间发生电火花放电，使两者达到等电势，操作人员在等电势区内工作自然毫无危险了。又如，在电子设备中使用接地的金属罩壳，以防止各部分之间的相互影响和外界干扰；无线电设备厂的调试室，为了隔绝室内外讯号的影响，在整个空间安装上接地的紧密铜丝网，成为一个屏蔽室；生活中经常可以见到的通讯电缆线，其外面包裹的铅皮就是在导线的绝缘层外再加上一层铜丝或铝丝编织的金属网形成的屏蔽层。在实际应用中使用的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。近年来又兴起了一种防静电屏蔽袋。这种防静电屏蔽袋以透明度好、抗撕度弱、手感比较硬的APET/CPP（半镀铝膜/聚丙烯流延薄膜）或者热封性好、撕裂度好、拉力强、手感比较软的APET/CPE（半镀铝膜/聚乙烯薄膜）为材质，能有效隔离物品与外部静电场，防止袋内产生静电，保护物品不受静电危害。这种袋子一般用于保护PCB、LED等静电敏感元器件，可以最大程度的保护电敏感元器件免受潜在静电危害。此外，一些如静电屏蔽检测表、静电屏蔽检测仪等电子产品，还有一些防静电服、防静电鞋子、防静电帽子等日用品也已逐渐出现在人们的视野与生活中，并形成了独特的静电屏蔽产业。随着科技的进一步发展，静电屏蔽在各个方面的应用越来越广，所发挥的效用也越来越大。相信通过更加深入的研究，静电屏蔽定能更多地造福于人类。 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）