電容器可以阻斷直流電,這很容易理解。例如,將干電池作為直流電源連接到電容器后,它可以通電片刻,但電流很快就會斷開。這是因為直流電源將向電容器充入大量電荷,直到靜電容量完全充滿,然后電容器將不通直流電。電容器的電極板由絕緣體(空氣或電介質)隔開,因此只要絕緣不損壞,電容器就不能在內部循環直流電。換句話說,電容器將阻斷直流電。那么,為什么電容器可以由交流電供電呢?
電場的變化等于電流流動
交流電的正負和電極會規律地變化。只要電容器用相互變化的電極反復充電和放電,它就可以通過交流電。
讓我們用電磁學的基本原理來說明這一點。電線通電后,根據電流方向,會形成一條逆時針方向的磁感應線。如果電流方向改變,磁感線的方向也會改變。
那么當電容器連接到交流電源時會發生什么呢?隨著電流方向的交替變化,電極板之間的電場方向也交替變化。電場的變化產生磁場,磁場相當于電流(麥克斯韋電磁理論)。因此,即使在作為絕緣體的電容器的電介質內部,也可以認為有電流在交替流動。通過這種方式,解釋了電容器通交流電的原理。然而,電流不會像導線一樣流過電容器的電介質。嚴謹地來說,在導體中流動的電流是導電電流,而在絕緣體中流動的是位移電流。
交流頻率越高,越容易通過電容器
電壓(V)=電阻(R)×電流(I)-這是中學理科學生學習的著名歐姆定理。這個定理也適用于在電阻中流動的交流電。電容器也可以對交流電產生類似的電阻效果。這稱為電容電抗。然而,并非所有的交流電都會以相同的狀態流過電容器,電容器的電容電抗與交流電的頻率成反比。
根據公式,電容電抗(Xc)=1/(2πfC)。F是交流頻率,C是電容器的靜電容量。也就是說,頻率越高或靜電容量越大,電容器對交流電的電阻(容抗)越小,電流越容易通過。
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