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1、靜電屏蔽現(xiàn)象的研究及其應(yīng)用
在19世紀(jì)，著名的物理學(xué)家法拉第冒著被電擊的危險(xiǎn)，做了一個(gè)聞名于世的實(shí)驗(yàn)—法拉第籠實(shí)驗(yàn)：他把自己關(guān)在了一個(gè)封閉的金屬籠內(nèi)，并在籠外進(jìn)行強(qiáng)大的靜電放電，但放電時(shí)他并未受到任何影響。這是為什么呢？其實(shí)這就是靜電屏蔽現(xiàn)象。
那么到底什么是靜電屏蔽現(xiàn)象呢？它的原理又是什么呢？
如果我們將導(dǎo)體放在電場強(qiáng)度為E外的外電場中，則導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下，會(huì)逆著電場方向作定向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果引起導(dǎo)體上電荷的重新分布，使導(dǎo)體兩端帶上等量異號(hào)的電荷，這就是導(dǎo)體的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。由于導(dǎo)體內(nèi)電荷的重新分布，這些電荷在與外電場相反的方向激發(fā)形成一個(gè)附加電場，設(shè)其電場強(qiáng)度為E內(nèi)。根據(jù)場強(qiáng)
2、疊加原理可知，導(dǎo)體內(nèi)的總電場強(qiáng)度等于E外和E內(nèi)的疊加之和。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部總電場強(qiáng)度為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再移動(dòng)。物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒有電荷移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)。
處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零。由此可推知，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。如果這個(gè)導(dǎo)體是中空的，當(dāng)它達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部也將沒有電場。這樣，導(dǎo)體的外殼就會(huì)對(duì)它的內(nèi)部起到“保護(hù)”作用，使它的內(nèi)部不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象就稱為靜電屏蔽。
靜電屏蔽又分為外屏蔽和全屏蔽。若空腔導(dǎo)體內(nèi)有帶電體，在靜電平衡時(shí)，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生與帶電體等量異號(hào)的感應(yīng)電荷。如果此時(shí)導(dǎo)體外殼不接地則外表面會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)部帶電
3、體等量同號(hào)的感應(yīng)電荷，這些感應(yīng)電荷的電場將對(duì)外界產(chǎn)生影響，這時(shí)空腔導(dǎo)體只能屏蔽外電場對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部的影響，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響，所以叫外屏蔽。而如果將導(dǎo)體外殼接地，使導(dǎo)體與地球等電勢(shì)，這時(shí)導(dǎo)體外表面的感應(yīng)電荷因接地而中和，隔絕了內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響，因此接地的導(dǎo)體空腔不僅能使其內(nèi)部不受外電場影響，同時(shí)也能避免空腔內(nèi)的電場對(duì)外電場產(chǎn)生影響，所以叫全屏蔽。
由于靜電屏蔽本身所具有的特點(diǎn)，它廣泛地應(yīng)用于我們的日常生活和科學(xué)技術(shù)工作中。高壓帶電作業(yè)就是典型的例子：操作人員在檢修高壓設(shè)備時(shí)，都要穿戴用金屬絲網(wǎng)布制成的均壓服進(jìn)入強(qiáng)電場區(qū)。均壓服相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體空腔將人體屏蔽起來，通過高壓線與均壓
4、服之間發(fā)生電火花放電，使兩者達(dá)到等電勢(shì)，操作人員在等電勢(shì)區(qū)內(nèi)工作自然毫無危險(xiǎn)了。又如，在電子設(shè)備中使用接地的金屬罩殼，以防止各部分之間的相互影響和外界干擾；無線電設(shè)備廠的調(diào)試室，為了隔絕室內(nèi)外訊號(hào)的影響，在整個(gè)空間安裝上接地的緊密銅絲網(wǎng)，成為一個(gè)屏蔽室；生活中經(jīng)?？梢砸姷降耐ㄓ嶋娎|線，其外面包裹的鉛皮就是在導(dǎo)線的絕緣層外再加上一層銅絲或鋁絲編織的金屬網(wǎng)形成的屏蔽層。在實(shí)際應(yīng)用中使用的金屬外殼不必嚴(yán)格完全封閉，用金屬網(wǎng)罩代替金屬殼體也可達(dá)到類似的靜電屏蔽效果，雖然這種屏蔽并不是完全、徹底的。
近年來又興起了一種防靜電屏蔽袋。這種防靜電屏蔽袋以透明度好、抗撕度弱、手感比較硬的APET/CPP（半
5、鍍鋁膜/聚丙烯流延薄膜）或者熱封性好、撕裂度好、拉力強(qiáng)、手感比較軟的APET/CPE（半鍍鋁膜/聚乙烯薄膜）為材質(zhì)，能有效隔離物品與外部靜電場，防止袋內(nèi)產(chǎn)生靜電，保護(hù)物品不受靜電危害。這種袋子一般用于保護(hù)PCB、LED等靜電敏感元器件，可以最大程度的保護(hù)電敏感元器件免受潛在靜電危害。
此外，一些如靜電屏蔽檢測表、靜電屏蔽檢測儀等電子產(chǎn)品，還有一些防靜電服、防靜電鞋子、防靜電帽子等日用品也已逐漸出現(xiàn)在人們的視野與生活中，并形成了獨(dú)特的靜電屏蔽產(chǎn)業(yè)。
隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，靜電屏蔽在各個(gè)方面的應(yīng)用越來越廣，所發(fā)揮的效用也越來越大。相信通過更加深入的研究，靜電屏蔽定能更多地造福于人類。
靜電屏蔽現(xiàn)象的研究及其應(yīng)用
