電容有通交隔直的特性,簡單來說,就是給電容施加直流恒定的電壓,電容回路中電流將為0A,但若給電容施加交變電壓,它就流過交變電流。
那電容為什么會(huì)有這樣的特性呢?答案就在于電容的結(jié)構(gòu)!
就電容的構(gòu)成原理來說,電容器都是由兩塊中間絕緣的金屬板組成,中間的絕緣可以是不同的介質(zhì),如空氣、云母、絕緣紙等。也正是由于兩金屬板中間絕緣,所以金屬板上的電荷不能“前進(jìn)”,在電路中就表現(xiàn)為單向流動(dòng)的直流電無法通過,這就是所謂的隔直。
電容的“隔直”很容易理解,難以理解的是它的“通交”。電容極板上的電荷量q與它極板間的電壓u成正比,這個(gè)比例系數(shù)就是電容C,即q=Cu。一般電容的C都是常數(shù),是固定不變的,這就意味著,電壓u的變化,會(huì)同步引起電荷q的變化。
當(dāng)電壓不變時(shí),電容極板上的電荷也不變,且這些電荷前路不通(前面是絕緣介質(zhì)),后背受力(電壓對應(yīng)的電場力),它們不會(huì)四處移動(dòng),只能聚集在極板上。
一旦給電容通以交流電,此時(shí)的電壓大小和方向都不斷變化,顯然電荷也會(huì)變化,接下來就讓我給大家講一下其具體過程。
我們以正弦交流電路為例,如下圖1所示,電壓波形為正弦波,波形的正半軸部分電壓大于零,表示電容電壓實(shí)際方向?yàn)樽笳邑?fù),負(fù)半軸部分電壓小于零,表示電容電壓實(shí)際方向?yàn)樽筘?fù)右正。
圖1
橫軸為時(shí)間軸,小黃點(diǎn)為時(shí)刻點(diǎn),它隨時(shí)間沿波形向右移動(dòng),例如圖1中小黃點(diǎn)正處于波形正半軸部分,表明電容電壓此時(shí)方向?yàn)樽笳邑?fù),且電壓值在變小。由于電壓在變小,所以極板上的電荷量也在變少。換言之,極板上的電荷在不斷往外走,由于電荷前路不通,所以這些電荷就只能沿線路往回走。顯然,這些定向移動(dòng)的電荷就形成了電流,此時(shí)的電流方向根據(jù)正電荷的移動(dòng)方向判斷為從左到右(沿著電源)。
圖2
直到小黃點(diǎn)一到零點(diǎn),如圖2所示,此時(shí)電壓值為零,極板上電荷為零,下一瞬間,小黃點(diǎn)將來到電壓波形的負(fù)半軸部分,說明電容電壓的實(shí)際方向?qū)⒆兂勺筘?fù)右正。
隨著時(shí)間的推移,小黃點(diǎn)繼續(xù)前進(jìn),來到電壓波形的負(fù)半軸部分,如下圖3所示。小黃點(diǎn)在負(fù)半軸部分,表明電容電壓實(shí)際方向?yàn)樽筘?fù)右正,且在變大(絕對值),這意味著電容極板上的電荷量將增加。電荷量的增加是靠電荷的移動(dòng)形成的,例如正電荷沿電壓正極往極板上移動(dòng),使正極板上的正電荷不斷堆積。電荷的移動(dòng)又形成電流,方向依然是從左到右(沿著電源)。
圖3
當(dāng)小黃點(diǎn)來到負(fù)半軸部分的另一邊,如下圖4所示,此時(shí)電容電壓實(shí)際方向不變,但電壓在變。ń^對值),所以極板上的電荷量也在變少。換句話說,就是此時(shí)正電荷要從極板上離開,和圖3相比較,區(qū)別在于電流的方向改變了。
圖4
依此類推,電壓的正負(fù)、變化趨勢(變大或變。┒紩(huì)引起電荷量的變化,而電荷量的變化必定會(huì)形成電流,這就是所謂的“通交”。電流的方向和大小也隨時(shí)間變化去,其實(shí),電流的波形也是正弦波。
綜上所述,電容的“通交”并不是電荷沿整個(gè)回路流通,而且沿著電路中除絕緣介質(zhì)外的其余部分作往返運(yùn)動(dòng)。
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