设备管理_深入讲解电容的特性

电容综述-深入讲解电容的特性首先我们必须明白：实际物理世界存在的电压是交流和直流的复合信号，纯交流电压和纯直流电压是不存在的。这点必须搞清楚，并且必须确认，这是实际分析电路的根本出发点，先入为主的认为实际电压为纯电压是错误的。 而实际上，任何实际的电压也总可以分解为直接电压和交流电压。这里想强调的是，分析实际电路必须具备分类分析的思想，即分类思维。（实际的思维方法大概有36种，如归纳法，逆向法，抽象法，滞后法，超前法，类比法.等等） 电容，什么是电容，电容就是两块彼此高度绝缘的金属极片，两个极片各引出一个金属脚的物理实体。所以，只要两个极片接通了就不再是电容，例如实际电容极板击穿后本质上不再是电容。而相当于一段短路的导体了。结构决定性质，性质反映结构，这在高中化学中老师不厌其烦讲解的道理在学习电容的特性也是完全符合的。下面我们依据电容的结构决定性质的思维方法来讲解电容的特性：由于电容两个极板彼此隔开一段距离而不是接触，并且极板间掺入很多高绝缘的物质，所以电容两个极板是高度绝缘的，又由于绝缘物质并不是完全绝缘的，即任何绝缘介质的绝缘系数都不可能等于1，所以电容两极板间绝缘电阻总是一个非常的有限值R，不是无穷大，所以当电容两端施加电压U时，总有U/R0，即漏电流总是有的。从而引出电容的漏电流和漏电阻的概念。由于电容结构中金属极板能够存储电荷，所以电容可以存储电荷，存储电能，由于电容引脚电阻和漏电阻的存在，电容存满电荷以后是百分百不能保持的，它要经过漏电阻，引脚电阻等途径自释放掉。由于电容容量C=K*s/d,对于任何定型的电容器，C是定值，和电荷量Q，电压U没有任何关系，又由于C=Q/U（可以类比R=U/I）因为C为定值，所以U和Q成正比，换言之，电荷的多少直接决定电容两端电压的大小，与C没有任何关系。又由于： 匀强电场场强公式：E=U/d 任何电场中都适用的定义式：E=F/q 由上述两个公式，可见单位距离的电场就是电压，而单位电荷的力就是电场，即是单位距离单位电荷的力就是电压，即电压的本质就是力，明白了这一点，就明白了电压为什么能推动电荷移动，因为电荷受到了力的作用，这个力就是电压。如果电路某一个地方存在电压，即有力的作用，又存在导电回路，但没有电流，即没有电荷定向移动，那唯一的解释就是电路某处断开了，断开的含义即是电荷虽然受到电压的推动，但毕竟无路可走，所以只能停下来，所以就没有电流。明白这一点，才能更好的理解电容隔断直流的本质道理：直流电压对电容充电，很短的时间充电结束，即电容两端电压Uc满足电压等于直流电源电压Ui时电容相当于断开，我想问的是，电容为什么断开了？原因就是：1.电容两端有直流电压加载；2.Ui=Uc,即没有电压差，电荷不再受到力的作用，不再移动，所以就没有了电流；综上两个原因一个物体受电压作用又没有电压，那么只有该物体断开了。特别提醒的是：电容隔断直流的说法其实是不够严密的，因为电容在通电开始那一瞬间是有电流流过的，是通的，所以准确的说法是，除上电断电很短的时间外，电容是隔断直流的。 上文讲到电容隔断直流的原理，接下来将电容通行交流的原理。分类思维：将交流分为正负两个半周，正半周，在很短的时间内电容始终充单一方向的电荷，如电容上正下负，充电结束电容两端电压等于交流电的有效电压，这个电压是大于零的；负半周时，由于交流电改变方向，为反方向，所以整个电路中的电流也变为反方向，这个过程电容反方向充电，由于正半周积累的电荷被保留在电容上，所以负半周充电电荷将和原来的电荷复合，那么电荷就中和掉了。一个周期下来，电容上的电荷为零，但在一个周期内，电容外部始终有电荷定向移动，即始终有电流存在，注意：电荷移动仅仅存在于电容的外电路，电容仍然是高度绝缘的，两极板仍然是高度绝缘的。而理解电容通行交流的关键在于正负半周期的电荷相互中和掉，中和掉的过程是电荷定向移动的过程，是电流反向流动的过程。在通交流时电容是对电流存在阻碍作用的，即是Xc=K/(f