源引晏成和教授的博文回答你的问题,如有疑问请自行观看晏成和教授的新浪博客
电容器特点是通交流电,阻直流电;电感器特点是通直流电,阻交流电。
物理学只介绍了上述现象,教科书从来不讲授这些特性产生的内在原因。这种别有用心的回避,隐含着心虚、猥琐。
电容器电容器的结构很简单,把两个平行的金属板相互接近,就组成了最基本的电容器。(图1)A、B各是绝缘后金属板的侧向视图。
实验事实:把A板携带电荷,A板内就产生了静电电压。把A移向原来不带电的B板,A板的电压会立即下降,电容量增大,又可以容纳更多的电荷。
上述实验中,A的电荷并没有减少,电压为什么会降低?现行的教材说是因为有异号电荷的接近。异号电荷的接近电压降低是现象,内在的机理是什么?当今物理信奉自由电子理论、连电压的形成都用心回避,当然不可能来解读这电压的降低,更不可能从内在机理,从物质结构来剖析电容器特性的形成。
我在《电压是怎么形成的?》中说到:金属导体容纳了外来电荷,多出电子的挤占、缺少电子的就挪用,造成金属体内电子运动的混乱,非常规运动的电子伴生着的非常规的电磁波,这样的波在金属体内传导就形成了金属导体的静电电压。故而电容与电压相依相存、直接相关,回避物质内电压的形成,电容也就无从谈起。同时电压波能够穿透金属,在金属体外表现为电场。
继续实验:把导电体A移向原不带电的导体B,此时A的电压会降低、电容器的电容量会继续增大,而且电容量会增大许多倍。
这是因为:把导电体A移向接近原不带电的导体B,A的外电场进入到B,静电感应(另专题讨论)使A、B的接近处聚积着异号电荷。此时,A原来所携带的大部分非常规电荷都转移到A、B的接近处,并与对面B处的异号电荷面对面稳定地相互吸引着,这样导体A内的其他地方非常规的电子减少,非常规的电子运动伴生的波就较少,导致了金属板A的电压降低。原来导体A所携带的大部分电荷都转移到A、B的接近处,一是电压降低,二是腾出的空间又可以接纳更多的外来电荷,所以电容量也成倍增加。
实用的电容器是在两金属箔片之间夹上一层绝缘物质(电介质),如陶瓷、云母、塑料等。这些绝缘薄膜是由数百个原子有机结合而成的大分子聚合物,电介质表面容易积聚电荷(容易产生、聚集静电)。电介质薄膜置于金属箔片之间,能够使金属片距离更近,能更多的吸引并聚集两边金属的电荷,非常规运动的电荷在此有了安身之地,于是电容器电压进一步降低,可以容纳更多的电荷——电容量增大。
再回到本文的开头,为什么电容器能够通交流电,阻直流电?
电容器的A、B间有间隙,之间电介质是绝缘的,所以直流电压波不能通过、电子不能通过;直流电所伴生的电磁波的集合是稳定磁场,稳定磁场不能推动电子的非常规运动。在电容器面前电子过不去;稳定磁场又不能形成电压波,所以直流电被完全阻断。
而交流电是电子在交流电压波的作用下作出振荡,不是电子在全程流动,交流电伴生的是电压波(变化磁通),电压波会超出金属体之外、穿越电介膜,进入到很近的另一极金属箔,推动另一极金属箔内电子的运动。在电压波的作用下,电容器另一极金属的电子都随之运动,如同导通一样,所以电容器没有阻断交流电。
在自由电子理论中电子是导电的主体,自由电子如何通过绝缘的电介质、电流如何在电容器另一极产生?自由电子导电与电容器导通交流电的事实格格不入、全然无法解释交流电在绝缘的电介质之间通行自如事实——只有回避。
电容的作用确实是通交流阻直流,滤波电容也一样,而不是通直流阻交流。因为它不是串接在电源中,而是与电源并联的,这就把一部分的交流成分通入地了,也就是说把交流滤掉了,而对直流来言,是不会通入地的,是没有影响的,这就是滤波电容滤掉交电流的原理,也可以说是通交流阻直流。如果串接在电源中,那么它也是通交流阻直流,只能让交流电过去,而直流电过不去。
电容的特性是通交流,隔直流,主要有以下几种用途:
1、储能,可以储存能量。如照相机的闪光灯,就是先把电池的能量储存在电容中,在闪光的时候瞬间释放出来。
2、滤波,既然隔直流,通交流,就可用于把直流中的交流成份滤除的场合。
3、耦合,在信号电路中,需要把交流信号传到下一级,但又不能有直流通路,就要用到它。
主要也就是这几方面的应用。
直流,其实就是在大小、方向不改变的电流。
而只要电流有所改变,就可以称为交流电。在平行板电容器上电后,一块板带正电,另一块板带负电(电荷带在板内侧表面,根据电荷的体表效应),在两快板之间的介质不能使两种电荷相互转移并接触,完成电荷流动,否则,就起不到了容纳电荷的作用,也就是造成了电容击穿,这个电容就没用了。其实,主要就是因为板间没有可导电物质,才无法通直流的。这就是隔直流。
至于通交流,电流改变了,不管是方向还是大小,都会产生相应的感应电荷,不管是多了还是少了,而因为有电源源源不断地提供电荷,因此,又会有部分电荷流出或进入电容的极板,从而起到了容纳电荷的作用。不断地充电和放电,对外电路来说就有了电流,这也就是电容通交流的原因。其实不是电荷真的通过了极板,而是通过极板的不断的充电和放电,对外电路来说就有了电流。
参考资料
物理学网:http://wenwen.sogou.com/z/q609567324.htm?sw=%E7%94%B5%E5%AE%B9%E6%98%AF%E6%80%8E%E4%B9%88%E9%80%9A%E4%BA%A4%E6%B5%81%EF%BC%8C%E9%98%BB%E7%9B%B4%E6%B5%81%E7%9A%84%E5%91%A2%EF%BC%9F%20&ch=new.w.search.2&
本回答被网友采纳电容通交流阻直流的奥秘,电容通交流阻直流的微观解释