2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
静电屏蔽 ? 在静电平衡状态下
不论导体壳本
身是否带电,
还是外界是否
存在电场,腔
内和导体壳上
都无电场
不论导体壳本身
是否带电, 还是
外界是否存在电
场,都不影响腔内
的场强分布
起到了保
护所包围
区域的作
用, 使其
不受 导体
壳外表面
上电荷分
布以及外
界电场的
作用 ——
静电屏蔽
空
腔
提
供
了
一
个
静
电
屏
蔽
的
条
件
若外壳接地，内、
外均无影响
内外
内外
?? ??
?? ??
有影响
无影响
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
讨论：
? 静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定
? 由于电荷有正、负 —— 静电屏蔽
? 静电屏蔽应用：屏蔽室、高压带电操作等
? 要透彻理解“静电屏蔽”问题要用到静电
场边值问题的唯一性定理。
? 思考：引力能否屏蔽？
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容 和 电容器
? 孤立导体的电容
? 孤立导体：空间只有一个导体, 在其附近没有其它导
体和带电体
? 物理意义：使导体每升高单位电势所需的电量
? 定义
导体储能能力
与q,U 无关
关与导体的形状、介质有
??
???
?
?
??
U
qC
）（）（，,沙法微法法拉 FFVCF ??? 126 1010111 ???单位
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容器
? 导体附近有其它导体存在，
则导体的电势不仅与它本身
所带的电量有关，而且还与
其它导体的形状和相对位置
有关 。
? 孤立导体球电容器
qUU BA ??
BA UU
qC
??
RUQCRQU 0
0
4,4 ???? ???
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
? 平行板电容器
? 板的线度 >>板间距离 —— 两块带等量异号电
荷的无限大平面板（忽略边缘效应）
S
qddldEUE e
AB
e
000
,
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S
UU
qC
BA
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? 同心球形电容器
AB
BA
BA
AB
BA RR
RRC
RR
RRqUU
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0
0
4,4 ????
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
? 同轴柱形电容器
A
BB
AAB R
R
l
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rU ln22 00? ?? ????
?
A
BAB
R
R
l
U
q
C
ln
2 0??
??
? 分布电容
? 任何导体间均存在电容，如导线之间、人体
与仪器之间 —— 分布电容,一般分布电容很小，
可以忽略
? 尽管电容器与 q,U无关, 但实际上, 电容器对
加在两极上的电压仍有限制, 原因是因为过高
电压下, 电容器两极间的介质有可能被击穿 。
? 电容器指标：电容值；耐压
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容器储能
? 电容器的能量是如
何储存起来的？
? 电容器极板上的电
荷是一点一点聚集
起来的, 聚集过程
中, 外力克服电场
力做功 —— 电容
器体系静电能 。
一极板上电子
（拉出 e为正）
另一极板上
（ 得电子为
负 ）
电源做功
消耗化学能
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
设电容器的电容为 C，某一瞬时极板带电量绝对值
为 q(t)，则该瞬时两极板间电压为
? 此时在继续将电量为 -dq的电子从正极板 — >负
极板, 电源作多少功？
C
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UUdqdWdAdA e
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C
Qdq
C
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2
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静
电
能
电量
0—— >Q
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容器储能公式的推广
? 孤立导体
QUCUCQW e 212121 2
2
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iS
e
i
i
n
i
iie dSUUQW ?2
1
2
1
? 一组导体 1,2,…, n
第 i个电荷的
电量
第 i个电荷
的电势
Q=CU
静电屏蔽 ? 在静电平衡状态下
不论导体壳本
身是否带电,
还是外界是否
存在电场,腔
内和导体壳上
都无电场
不论导体壳本身
是否带电, 还是
外界是否存在电
场,都不影响腔内
的场强分布
起到了保
护所包围
区域的作
用, 使其
不受 导体
壳外表面
上电荷分
布以及外
界电场的
作用 ——
静电屏蔽
空
腔
提
供
了
一
个
静
电
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蔽
的
条
件
若外壳接地，内、
外均无影响
内外
内外
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有影响
无影响
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
讨论：
? 静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定
? 由于电荷有正、负 —— 静电屏蔽
? 静电屏蔽应用：屏蔽室、高压带电操作等
? 要透彻理解“静电屏蔽”问题要用到静电
场边值问题的唯一性定理。
? 思考：引力能否屏蔽？
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
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电容 和 电容器
? 孤立导体的电容
? 孤立导体：空间只有一个导体, 在其附近没有其它导
体和带电体
? 物理意义：使导体每升高单位电势所需的电量
? 定义
导体储能能力
与q,U 无关
关与导体的形状、介质有
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）（）（，,沙法微法法拉 FFVCF ??? 126 1010111 ???单位
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容器
? 导体附近有其它导体存在，
则导体的电势不仅与它本身
所带的电量有关，而且还与
其它导体的形状和相对位置
有关 。
? 孤立导体球电容器
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2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
? 平行板电容器
? 板的线度 >>板间距离 —— 两块带等量异号电
荷的无限大平面板（忽略边缘效应）
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? 同心球形电容器
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2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
? 同轴柱形电容器
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? 分布电容
? 任何导体间均存在电容，如导线之间、人体
与仪器之间 —— 分布电容,一般分布电容很小，
可以忽略
? 尽管电容器与 q,U无关, 但实际上, 电容器对
加在两极上的电压仍有限制, 原因是因为过高
电压下, 电容器两极间的介质有可能被击穿 。
? 电容器指标：电容值；耐压
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容器储能
? 电容器的能量是如
何储存起来的？
? 电容器极板上的电
荷是一点一点聚集
起来的, 聚集过程
中, 外力克服电场
力做功 —— 电容
器体系静电能 。
一极板上电子
（拉出 e为正）
另一极板上
（ 得电子为
负 ）
电源做功
消耗化学能
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
设电容器的电容为 C，某一瞬时极板带电量绝对值
为 q(t)，则该瞬时两极板间电压为
? 此时在继续将电量为 -dq的电子从正极板 — >负
极板, 电源作多少功？
C
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C
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电
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2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
电容器储能公式的推广
? 孤立导体
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? 一组导体 1,2,…, n
第 i个电荷的
电量
第 i个电荷
的电势
Q=CU
