我們分兩個(gè)部分來(lái)分別解釋靜電屏蔽現(xiàn)象：一是中學(xué)階段的解釋；二是電動(dòng)力學(xué)證明。

靜電屏蔽的中學(xué)階段解釋

在靜電平衡狀態(tài)下，不論是空心導(dǎo)體還是實(shí)心導(dǎo)體；不論導(dǎo)體本身帶電多少，或者導(dǎo)體是否處于外電場(chǎng)中，必定為等勢(shì)體，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ)。

在很多的精密電子儀器設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的鉛皮等等，都是用來(lái)防止外界電場(chǎng)干擾的屏蔽措施。為了防止一些帶電體不對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，可以把電器放入到接地的金屬罩內(nèi)，比如某些高壓電器就需要這種屏蔽。

為什么封閉的導(dǎo)體殼能把腔體內(nèi)外“隔離”稱為完全獨(dú)立的兩個(gè)靜電系統(tǒng)？要想解釋這個(gè)問(wèn)題我們需要引入電動(dòng)力學(xué)中的唯一性定理。這就不是中學(xué)階段能理解的了。

由電動(dòng)力學(xué)唯一性定理解釋靜電屏蔽現(xiàn)象

一、唯一性定理

當(dāng)空間中某個(gè)區(qū)域內(nèi)的電荷分布已知。要完全確定該區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)還需要一組邊界條件，這個(gè)邊界條件就是包圍這個(gè)區(qū)域的曲面，也就是這個(gè)導(dǎo)體的殼。討論殼外區(qū)域電場(chǎng)時(shí)這個(gè)區(qū)域就是去除導(dǎo)體殼以外的所有空間，這時(shí)的邊界就是導(dǎo)體的外表面和無(wú)限遠(yuǎn)處。邊界條件就是邊界面上的電學(xué)狀態(tài)。

由唯一性定理可知：

1）給定各個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)為 U1，U2，……Un；

2）給定各個(gè)導(dǎo)體的電荷為Q1，Q2，……Qn；

3）給定一部分導(dǎo)體的電荷為Q1，Q2，……Qk；另一部分導(dǎo)體的電勢(shì)Uk+1，Uk+2，……Up；

在區(qū)域中的電荷分布確定的條件下，若以上兩個(gè)條件之一給定，區(qū)域中的靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)就只有唯一一種分布。

二、電場(chǎng)強(qiáng)度E只有唯一性證明

假定對(duì)應(yīng)于邊界條件U1，U2，……Un有兩種電勢(shì)分布U(x,y,z)和U'(x,y,z)，由疊加原理，當(dāng)邊界條件為U1'=U2'=……Un'=0時(shí)，有空間電勢(shì)分布ΔU(x,y,z)=U'(x,y,z)-U'(x,y,z)

又，當(dāng)各導(dǎo)體的電勢(shì)都為0時(shí)，即U1=U2=……Un=0，整個(gè)電場(chǎng)空間的電勢(shì)處處為零，即U(x,y,z)≡0

所以，U'(x,y,z)≡U(x,y,z)

因此，電場(chǎng)空間有唯一的電勢(shì)分布。

又E=-?U/?n 即電場(chǎng)強(qiáng)度E也就確定了。