电容器通直流阻交流的原因
2023-12-27
电容器的一个重要特性是通直流阻交流。
这是为什么呢?
理论上,电荷根本不能在电容器中流动。因为在给平行板电容器通电后,一个板携带正电荷,另一个板带负电荷,所以两个板之间的非导电介质无法转移和接触这两个电荷,从而完成电荷流。如果它真的通过了,这也意味着电容器已经被击穿,不能再使用了。
所以直流电肯定不能通过电容器,但为什么交流电可以通过呢?
事实上,当电容器连接到电源时,自由电荷实际上并没有通过两极之间的绝缘介质。直流电和交流电也是如此。
然而,交流电的电压不断变化,并且两个板上累积的电荷发生变化,导致两个板之间的电压变化。当电压升高时,电荷积聚在电容器板上,形成充电电流;当电压降低时,电荷离开电极板,形成放电电流。连续充电和放电,外部电路中有电流,这就是电容器通信的原因,即使电荷实际上没有通过电极板。
为了更好地理解电容器的“交流电阻-直流”,我们还需要了解以下两点:
1.当电容器连接到直流电时,它也会产生电流。
当直流电源连接到电容器的两端时,它将进入充电状态,并在电路中产生充电电流。然而,这个时间太短,通常只需要千分之一秒左右就能立即完成充电。当电容器的电场力与电力平衡时,电荷不再移动,充电过程结束。没有更多的电流通过电路,所以这表明直流电不能通过电容器。
2.并非所有交流电都能通过电容器。
当电容器的两端连接到交流电源时,交流电源的大小和方向不断变化,导致电容器不断充电和放电,电路总是有电流流动。因此,电容器可以连接到AC。
但这里有一个问题,那就是如果电容器被快速充电,但交流功率没有变化(从正半周变为负半周),那么这与直流功率的情况类似,即电路没有电流,相当于开路。直到交流电源的负半周期到来,电容器才放电,电路才再次产生电流。这意味着,如果交流频率较低(变化率较慢),则在连接电容器时,电流将在中途中断,表明电路未完全导通。如果频率极低且无限接近0,则电路将看起来断开。
所以并不是所有的交流电都能通过电容器,而是高频传导和低频阻断。