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電容器的充放電
電容器的充放電
當電壓施加在電容器上時(shí)，它會(huì )在電容器中充電。該電荷在電容器的金屬板之間累積。電荷的累積導致電容器極板上的電位差累積。因此，電容器兩端會(huì )產(chǎn)生電壓。
電荷在電容器中積累
當電容器電壓等于施加的電壓時(shí)，不再充電。無(wú)論是否連接了施加的電壓，電荷都保留在電容器中。
當跨板提供導電路徑時(shí)，電容器放電，而沒(méi)有施加任何電壓。
實(shí)際上，只要電容器電壓大于施加電壓即可。然后，電容器可以暫時(shí)用作電壓源，以在放電路徑中產(chǎn)生放電電流。
電容器放電一直持續到電容器電壓降至零或等于施加的電壓。
在下圖中，電容器是中性的，沒(méi)有電荷，因為它沒(méi)有連接到任何外加電壓源，而且電介質(zhì)中沒(méi)有靜電場(chǎng)。
電容不收費
然而，關(guān)閉開(kāi)關(guān)允許負極電池端子排斥導體中的自由電子以電鍍 A。
電池將電容器充電到施加的電壓
同時(shí)，正極會(huì )從 B 板吸引自由電子。 A 板電介質(zhì)的一側積累了電子，因為它們不能流過(guò)絕緣體，B 板有等量的質(zhì)子過(guò)剩。
請記住，相反電荷具有相關(guān)的電位差，即電容器兩端的電壓。充電過(guò)程一直持續到電容器電壓等于電池電壓，在本例中為 10 V。
然后不可能進(jìn)一步充電，因為施加的電壓不能使自由電子在導體中流動(dòng)。
請注意，在 A 板和 B 板之間，已充電電容器兩端的電位差為 10 V。但是，每個(gè)板與其電池端子之間沒(méi)有電位差，這就是電容器停止充電的原因。
儲存電荷
相對板上的正負電荷具有通過(guò)電介質(zhì)的相關(guān)電場(chǎng)，如虛線(xiàn)所示。
電池將電容器充電至施加的電壓
存儲的電荷保留在電容器中
這些電力線(xiàn)的方向顯示從板 B 排斥電子，使這一側為正。通過(guò)電介質(zhì)的電力線(xiàn)的作用導致電荷的存儲。
電場(chǎng)扭曲分子結構，使電介質(zhì)不再是中性的。電介質(zhì)實(shí)際上受到電場(chǎng)的無(wú)形力的壓力。作為證據，電介質(zhì)可以被電容器兩端的高電壓的非常強的場(chǎng)破壞。
然后，電場(chǎng)的結果是電介質(zhì)具有由電壓源提供的電荷。由于電介質(zhì)是不能導電的絕緣體，因此即使移除電壓源后，電荷仍會(huì )保留在電容器中，如圖所示。
您現在可以將這個(gè)帶電的電容器單獨從電路中取出，它的兩個(gè)端子之間仍然有 10 V 電壓。
電容器放電
通過(guò)在電介質(zhì)上連接導電路徑來(lái)中和電荷的動(dòng)作稱(chēng)為電容器放電。
電容器放電
在圖中，板 A 和 B 之間的導線(xiàn)是放電電流的低電阻路徑。由于電介質(zhì)中存儲的電荷提供電位差，10 V 可用于產(chǎn)生放電電流。
負極板排斥電子，電子通過(guò)導線(xiàn)被吸引到正極板，直到正負電荷被中和。然后沒(méi)有凈費用。
電容器完全放電，其兩端電壓為零，沒(méi)有放電電流。
現在電容器處于相同的未充電狀態(tài)。
然而，它可以通過(guò)外加電壓源再次充電。
電容的性質(zhì)
電容器可以存儲提供等于充電電壓的電位差所需的電荷量。如果施加 100 V，電容器將充電至 100 V。
電容器充電到施加的電壓，因為當電容器電壓較低時(shí)它會(huì )帶更多的電荷。一旦電容器電壓等于施加的電壓，就不再有充電電流流過(guò)。
請注意，任何充電或放電電流都會(huì )通過(guò)導線(xiàn)流向極板，但不會(huì )通過(guò)電介質(zhì)。