电磁场的屏蔽问题,是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题。根据条件的不同,电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况,这三种情况既具有质的区别,又具有内在的联系,不能混淆。
静电屏蔽
在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏蔽的理论基础。
因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义,我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论。
(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(如图1)。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,根据场强迭加原理,任何点电荷都要按点电荷场强公式E=(Q/r2)r0在空间任何点激发电场。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(图2),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(图3)。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。
(二)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(图4),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。