Question

静电屏蔽 内屏蔽的问题

“外屏蔽：在导体壳内放入一个（一些）电荷（或在壳内加一个电场，但这远比放电荷困难得多），在这个电荷的电场的作用下，导体壳壳壁内的电荷会重新分布。比如说，某导体壳内放入一个正电荷，则负电荷会立刻吸附在壳壁的内表面，正电荷由于斥力作用会吸附在外表面。此时，壳内是有电场的，方向为由正电荷指向壳内壁；壳外也是有电场的，由壳外壁指向无穷远处。但是如果此时将导体壳接地，由于原来外壁电势高于0，在电压下，外壁的所有正电荷都会流到大地上，使得导体壳外电场为零。
关于为何壳外最终电场为零，需要补充一点，就是在未接地之前，在壳内的正电荷电场E与重新分布的正负电荷产生的电场E'叠加下（与内屏蔽是一样的），导体壳内壁和外壁之间的部分电场为零。而因为外壁的电荷对这一空间电场的贡献本来就为零（就像一个球壳对球内的万有引力为零一样），所以也就是说内壁电荷和壳内放置的电荷对外界的总电场为零。那么当外壁电荷全流走后，壳外空间也就没有电场了。
也就是说，在接地的导体壳作用下，壳内的电荷所激发的电场，无法作用到壳外。”
以上是一段网上解释，但我对内屏蔽仍感觉很奇怪，其实我觉得它和外屏蔽一样，可以看做是中间正电荷的电场和电场（电势和电势）的叠加，只要使球壳那一部分的电场为零即可(即没有电场线)但它对于外部怎么可能无电场呢？它还是和外电场一样的呀，是中间正电荷的电场，与接不接地又有什么关系呢，这跟电势没有大关系呀（即使正电荷流下去）
真的拜托了，觉得自己现在一团糊，尽快解答，谢谢了！！！！！
·http://wenwen.sogou.com/z/q217724089.htm图片是这个网页上的第二幅

Answer 1

嗯，楼主的问题挺好。我看关键在于无穷远这个概念！
在普通的平直空间中，球内外的空间是有重大区别的——球再大，其内部空间也是有限的，而外部空间则总是无限的。一个要多大就有多大的有限大，比起无限大来说，仍是无限小！在无限大的球外空间中包含着无穷远，而在有限大的球内空间中则不包含无穷远！
在普通的平直空间中，静电电场线有这样特性：它只能起始于正电荷（或无穷远），而又只能终止于负电荷（或无穷远）。由此特点就能推导出不接地（在这里，大地的概念就大致等同于无穷远的概念，因为两者的电势都被人为地规定为0）的金属球壳只能外屏蔽而不能内屏蔽。
最简单的外屏蔽：研究的对象是一个不带电不接地的不含电荷的金属球壳和一个处于球外的带正电的点电荷。这种情况下的球壳内表面不可能有感应电荷（如果有，那它的电场线必然要穿入金属内部或起始又终止于内表面，这都与金属壳是等势体矛盾。想想内部空间若也有无穷远，那就能避免这一矛盾了！），而外表面必有感应电荷，而且靠近点电荷的一侧是负的感应电荷，另一侧是正的。这些感应电荷在球的外表面的内部产生的电场正好与点电荷在这里产生的电场等大且反向，使内部总电场处处为0。在球的外部，这些感应电荷中的负电荷的电场线全来自于正的点电荷；而正的感应电荷的电场线可以终止于无穷远。
如果研究的对象是一个不带电不接地的金属球壳和一个处于球内的带正电的点电荷。这种情况下的球壳内表面必有负感应电荷，以便使内部正点电荷发出的电场线有终止的地方（想想内部空间若也有无穷远，那就不同了！），而且，内表面上感应电荷不可能有正的（如果有，那它的电场线必然要穿入金属内部或起始又终止于内表面，这都与金属壳是等势体矛盾）；而外表面必有正感应电荷（因为原来金属球是不带电的），它发出的电场线可以终止于无穷远。
不过，根据广义相对论，可以有无界但有限的弯曲空间，这里不存在无穷远，大金属球内外的空间都是有限的，平等的，前两段的推理都不成立——要么内外屏蔽能同时存在，要么都不能实现。那是一个奇异的世界，幸好现实的世界至少是很接近于平直空间的。
关于“现在将地球和大气层之间沿赤道隔一个大大的金属板。那么北半球的人还能和南半球的人通信吗？”，如果不排除卫星通讯、光缆通讯、电离层通信等等通信方式，那答案是肯定的。

追问

楼主可能没有搞灵清我的问题所在，我问的是为什么内屏蔽中心正电荷不会对外界产生影响，（毕竟这是一个电场与电场叠加的过程），希望亲自作答

Answer 2

我看到评论里的回复从另一条路解释了“内屏蔽”。但楼主好像就是要从电场叠加来解释，我有个想法供楼主参考：
把空心金属球内壳包着的空间看成是“外边”，空心金属球外壳到无穷远的空间看成是“里边”，这样就回到一开始学的“电场内放入空心金属球”的情况。
但不同的是：
1、外电场的一边电势为零(因为无穷远电势为零)；
2、放入的不能看成是空心金属球，而是两块平行金属板(因为无穷远没有边界)；
3、金属板的一边与外电场零电势的一边相连了(因为楼主问的是金属球外壳与无穷远之间的电场)；
这样就容易看到，金属板剩下的那一边如果不接地，则会与零电势的那一边形成电场。