静电屏蔽的实际应用

静电屏蔽的实际应用

静电屏蔽是利用金属空腔排除或抑制静电场影响的措施，依据的原理是:在外界静电场的作用下，导体表面电荷重新分布，直到导体内部场强处处为零为止。对于变化很慢(如50Hz)的交流电，虽然其电场在不断改变，但由于电场中的导体表面电荷仅在10^－19s数量级时间内就完成重新分布，因此导体上的电荷有足够长的时间来保证内部场强为零。因此，变化较慢的低频电场的屏蔽也可以归结到静电屏蔽中。静电屏蔽有两种，第一种屏蔽:处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零，如果在导体内部挖一空腔，空腔中的场强为零，空腔区域不受外界电场影响，即空腔导体屏蔽了外界电场;第二种屏蔽:如果要使带电体形成的电场不影响外界空间，可用一接地的空腔导体包围带电体，空腔导体外表面不带电，外部区域场强为零，消除了带电体形成的电场对外界的影响。

以上两种静电屏蔽中，第一种屏蔽导体壳可以接地也可以不接地，第二种屏蔽导体壳必须接地。如果导体壳未完全封闭，壳上有空或缝，也同样具有静电屏蔽作用。在许多实际应用中，静电屏蔽装置常用金属丝编织成的网代替闭合的金属壳，如果需要屏蔽的区域大，一般都采用金属网。一块金属板、一根金属线，也具有一定的静电屏蔽作用，只是屏蔽的效果不如金属壳好。

一、第一种屏蔽的实际应用

1.静电屏蔽袋

静电屏蔽袋的材料由基材、金属镀膜层和热封层等多层复合而成，具有自身“不起”静电和能屏蔽外界静电的双重功能，主要用于贵重电子产品的包装。许多电子元件在接触较高的静电电压时会被击穿，如果用静电屏蔽袋包装，即使外部有静电场，屏蔽层也会将外部电场屏蔽，使袋内的电子产品不受影响。

2.高压作业服

高压作业服是用铜丝编织的衣服。身穿高压作业服的人，由于被铜丝所包裹，人体的场强保持为零，因此没有电流从人体中流过，人体是安全的。不过在作业者刚刚接触高压线的一瞬间，高压服上的电荷有一个瞬时分布的过程，在这极短的时间内，人体上会有短暂的微弱电场作用，一般作业者都能经受住这一冲击。我国已经研制出了50万伏超高压带电作业屏蔽服。

身着高压作业服作业，在电力行业中称之为等电位作业。按行规要求，等电位作业人员必须在衣服外面穿合格的全套屏蔽服(包括帽、衣、裤、手套、袜和鞋)，且各部分连接良好，屏蔽服内还要穿阻燃内衣，人体裸露部分与带电体要保持足够距离。

3.坦克敢闯高压电网

高压电网是一种有效的地面防御工事，常常成为阻挡地面部队进攻的障碍。然而，具有钢铁身躯的坦克却可以顺利地闯过高压电网，为地面部队开路。现代主战坦克的车体、履带都是由钢铁制成的，其又宽又长的两条履带成了良好的接地点，坦克的身躯也就成了一个接地的空心导体。坦克刚接触到高压电网时，由于坦克车体本身的电阻极小，强大的电流通过坦克车体，通过履带被引入大地。由于人体的电阻相对于坦克车体来说大得多，所以电流主要通过车体，只有较小一部分电流通过人体。这种微弱的电流完全在人体能够承受的范围之内，不会伤害坦克兵。坦克接触高压电网以后，坦克的钢铁壳体起了良好的屏蔽作用，坦克内部的电场强度为零，车内的坦克兵安然无恙。

轻型飞机、公共汽车等交通工具的壳体导电性能一般不太好，屏蔽能力较差，所以飞机、汽车等交通工具“害怕”高压电。

2001年9月，香港凤凰卫视中文台副台长赵群力驾驶直升机碰上高压电线在永嘉县坠落身亡。

2002年5月印度一辆巴士碰触高压电，造成60多人被电死。

4.利用屏蔽防雷电

雷电是气流与云层中水滴摩擦产生的高压静电放电形成的，高压带电云层经过建筑物附近时，可由避雷针的“尖端放电”中和掉一部分电荷，当云层中电荷量太大或云层移动太快而来不及全部中和时，将通过避雷针剧烈放电形成雷击。雷击时，整个建筑物及附近地面都是带电的。若将建筑物的避雷针与建筑物钢筋焊接在一起，构成一个金属网罩，可起到屏蔽作用。建筑物内的电气设备，其接地线与建筑物的接地线相连接，成为金属网罩的内部导体，所以一般不会受到雷击。

汽车、火车、轮船、飞机等交通工具的外壳主要是金属材料制成，具有一定的屏蔽作用。遇到雷电时电流会通过交通工具的金属外壳传到地面或在机身外部流动，里面的乘客一般是安全的。所以外出遇有雷雨天时最好待在交通工具内。

野营用的帐篷要在编织时织进金属线，遇有雷雨时电流会沿着这些金属线流走并导入大地，以免营员遭受雷击。

5.黑色家电的静电屏蔽

电视、VCD、DVD、录像机、功率放大器、音箱等因其外壳一般呈黑色，所以称之为黑色家电。外壳颜色之所以呈黑色，是因为这些家电在外壳所用的塑料中加入了炭黑，以使其具有导电性，目的是为了实现静电屏蔽，以防外部电场对内部有影响。也有的家电采用金属外壳进行静电屏蔽。现在这些家电有的已经不是黑色了，但人们仍然习惯于称之为黑色家电。

电视机、监视器、显示器等显像管外壁涂有石墨乳以屏蔽外部的电场。

回旋加速器、示波器、话筒等电子设备或仪器的外壳大多采用加炭黑的塑料、金属或金属网罩，以实现静电屏蔽，防止外部电场对内部的影响。

二、第二种屏蔽的实际应用

1.防静电伤害

电动机、变压器、发电机、电钻、电夯等高压设备的外壳基本都是金属的，除了便于散热，另一功能是屏蔽作用，以防机器产生的静电高压伤人。设备的金属外壳必须要实现接地才能起到屏蔽作用。

2.电源外壳

一些精密的电子产品，如电视机、计算机、手机等设备的主要部件，要尽可能不受外界电场的影响，而这些产品中电源产生的静电场会对机器的性能造成影响。为屏蔽电源形成的静电场，电源都安装有金属外壳，并通过电路实现接地。

3.防静电涂层

由于电视机显示屏表面带有一定的静电电荷，电荷会将空气中的灰尘吸附在显示屏表面，时间稍长显示屏表面就会蒙上一层灰尘。新型电视机的荧光屏采用了防静电涂层，涂层是一个具有导电性的透明层，通过电视的接地线，构成静电屏蔽，显示屏表面电荷大大减少，从而使灰尘的吸附大大降低。