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绝了!电容这样理解真的简单!

看见有人在知乎上问:

如何理解电容?

虽然我知道电容器可以充放电,但电容器两端的电压不能突变。电容器通过高频和低频阻力,但我一直没有理顺思路。我认为电容器是不可预测的。我认为电容器应该用一些简单的原理来解释。请分享。

看一个答案,很简单经典,特此转载。

先了解电容器充放电的原理,剩下的都是自然的。

理工科知识是这样的,基础不牢固,后面说的都是对牛弹琴。

电容充放电的原理是什么?

很简单,丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带电,对吗?

为什么玻璃棒会带电?因为上面的电子转移到丝绸上,微观上负电子少了一大块,出现了亏空,所以带了正电荷。这叫静电。

此外,我们接触带电玻璃棒和验电器。验电器的铝箔打开了吗?

为何张开?

由于验电器上部分电子转移到玻璃棒上,中和了其携带的正电荷——也使验电器本身具有正电。

你看,都是电子迁移,对吧?


当然,这些都是静电。

众所周知,静电可以通过导电放电。秋冬是静电的高发季节。如果天气干燥,你可能已经遭受了很多静电的痛苦,对吧?

玻璃棒和验电器通过导线连接,电子将沿导线转移——与您直接用玻璃棒接触验电器没有区别。

在这个过程中,导线中产生了电流。只是电流持续时间很短,闪电火花消失了。

为什么不呢?因为玻璃棒和验电器之间没有电位差。

你一半,我一半,现在大家都带正电,电势相当,自然不可能继续有任何电流。

那么,如果能想出一种方法,使电位差一直存在……电流是不是就可以一直存在了呢?

没错。

例如,通过原电池的反应,我们可以在原电池的正极和负极之间保持电位差;然后当我们用电线连接它们时,我们会得到稳定的电流。

类似地,如果我们把两块铝箔放得很近,然后用金属线把它们连接到原电池的正负极,会发生什么?

显然,正极铝箔带正电,负极铝箔带负电。

你可以找一个6.3伏1000uF铝电解电容器与干电池正负极连接(注意连接正负级)-现在,取下电容器,用镊子短接两个引脚。它会同时闪烁电火花吗?

这是电容器的充放电。

你可能注意到我前面提到的电容器是铝电解电容器,这个电容器实际上分为正负极!

——啊,我本来就够晕了!你就别再拉扯奇奇怪怪的东西进来了!

我猜题主会这样哭。

但科学和工程有点奇怪:一旦你掌握了基础,你拉的东西越多,它就越能帮助你深入理解相关知识。

——这就是学习理工科的乐趣。

让我们从头再走一遍。

或者两个铝箔,我们用带正电的玻璃棒和带负电的橡胶棒接触它们,使它们分别带正负电荷。

很好。

你会注意到这两块铝箔相互吸。你知道这是静电吸力——归根结底是电场的作用……

现在,我们慢慢地将两片铝箔分开……

在这个过程中,我们需要抵抗静电功率;我们拿得越远,做得越多……两片铝箔之间的电势差也在增加。

然而,在整个过程中,两片铝箔上的电荷数量没有改变。

这是什么意思?

这表明,当两块铝箔相距较远时,给它们充满相同的电荷,需要提供更高的电力——否则将违反能量守恒定律。

类似的,当两片铝箔隔的比较近时,由于不同电荷之间的互相吸引,给它们充上同样多的电荷就更“容易”——这是从电场原理发的“补刀”。

一种物理现象往往可以从多个不同的方向解释,而不必坚持能量守恒。这种从多个不同方向解释和最终结论完全一致的现象是自洽。所有可靠的理论都必须在内部自洽)。

我们称充电容量为电容量。

从我之前的讨论来看,很容易推出一点电场/电势能/做功的知识:电容与极板面积成正比,与极板距离成反比-介电常数高端,暂时不在乎。

嗯,你看,掌握了基础,连电容公式都不用求人,自己也能猜到八九不离十,对吧?

显然,要扩大电容器,一个是极板的面积要大(所以需要用大铝箔卷起来),另一个是极板之间的距离要低。

电解电容器是利用铝极板表面不导电的氧化铝层作为间隔,与电解质的另一个电极形成一个电容器。这个氧化层很薄,所以电解电容器可以用很小的体积来实现很大的电容。

缺点是只能向一个方向充电。氧化铝一旦反转,就会被侵蚀和损坏,电容器就会断裂——这里又连接到电化学知识。

物理/化学很有趣。你想得越多,你就会发现似乎所有的知识最终都可以归结为几个简单的事实。

最后,你似乎没有学到任何新知识,但你对牛顿三定律量守恒等有着越来越深刻的理解;这种深度反过来可以帮助你类比,甚至独立发明/发现新事物——就像电容量公式一样。

你学得越多,你知道的就越少;但你可以处理越来越复杂的场景。一旦你有了这种感觉,并通过了新知识,你就知道你可能已经学会了知识。

嗯,电容器的神秘面纱现在不存在了吗?

一旦理解了这个程度,主题的问题根本不是问题。

电容器充放电器充放电的原理,电容器两端的电压不能突变自然可以立即推出:电容器两端的电压由电容器极板上的电荷和极板之间的距离决定;电荷需要一点一点地充放,距离没有瞬移,电容器两端的电压自然不能突变。

类似地,为什么电容器不允许直流电过?

很简单,中间断了,两块铝箔没有接触。

当然,当你第一次接入电源时,会有电流给它充电;但一旦两个铝箔之间的电压充电到电源电压,电路中就没有电流。

因此,直流电不能通过电容器。

为什么电容器允许交流电通过?

因为交流电路相当于正负极不断变化的电源。

当它第一次接入电容器时,它也会像直流电一样给电容器充电;但在给电容器充满电后,其输出电压仍在变化(因此电容器电流与交流电路电压之间的差异为90°甚至电压方向也在变化。

因此,当电压低于电容器的两极电压时,电容器开始放电;当电压极性方向转换时,它从另一个方向给电容器充电……

由于交流电路的电压没有固定,接入其中的电容器自然会在充放电之间不断转换。这种持续的充放电过程使电路中始终存在电流。

例如,直流电就像一条环形轨道。在外部电路中,电子从负极到正极;在电源中,电子被化学能/电磁场从正极移动到负极。所以有电流。

(准确地说,电子不一定移动到负极;例如,电池内部通过化学反应在负极产生过量电子,从而保持正负极之间的电位差——当电池不接入电路时,过量电子也可以防止负极化学反应继续进行。因此,未使用的电池负极锌板不会很快被消耗掉。直到您连接正负极,使负极过量电子被送到正极并快速消耗。

而且电容器会阻断这个过程(电路断开),电子给它充满电后,路上就会被动弹堵塞。

交流电就像AB上午,汽车从A开到两个城市B,下午,汽车从B开到A。

现在两个城市之间的道路断了,但是断点附近修了两个巨大的停车场;所以早上的车还是可以从A到A的B下午,中间停车场的车回来了A、与此同时,从B开一些车,停到断点靠近B的一侧。

你看,虽然汽车实际上不能从A开到B,但由A向B以及由B向A车流可以存在。

作者:invalid s链接:https://www.zhihu.com/question/25357882/answer/893111289


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标签: 如何放掉电容器一半电应配多少uf电容b50电容接触器

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