上一篇文章非常详细地讲解了电容的含义,如电容效应、电容元件、电容参数等,在此基础上,这篇文章将延续上一篇的内容,深入讲解电容的更多内容,如电容元件在交流电路和直流电路中的不同、与电容相关的容抗等。
图1-2-1
根据电容参数“C ”的定义,可知电容元件极板上电荷量 q 等于电容 C 乘以极板间电压 u ,即q =Cu 。这说明,在电压相同的情况下,电容 C 越大,电容元件所能容纳(存储)的电荷就越多,存储的电场能量也就越大。那么,电容元件在电路中的电压与电流又是怎样的关系呢?我们往下看。
电容参数的交直流电路由q =Cu ,显然,若电容两端的电压发生改变,其极板上的电荷量也会发生变化(电容C为常数,固定不变)。电荷量的变化,由电荷的移动形成,例如电压变小,极板上的电荷量也要随之减少,换言之,极板上的部分电荷沿导线跑掉了。而电荷的沿导线跑动就是电流。即电容电压的变化,会使得电容上有电流流过,如下图1-2-2所示。
图1-2-2
举一反三,若电容两端的电压不变,极板上的电荷量也就保持不变,所以没有电荷的定向移动,即电容上没有电流流过,这就是电容的隔直作用。
1、电容参数的直流电路
如下图1-2-3所示的直流电路中,开关断开,假设电容极板上的初始电荷量为零,显然,电容两端的初始电压也为零。
图1-2-3
(1)闭合开关S1,电容开始充电,所谓充电,就是电荷逐渐向极板上堆集,电容两端的电压逐渐增大。此时的电容就像一个三天不吃饭的乞丐,开关一闭合瞬间,电容大口吃饭(充电),电流最大,随着电容吃得越饱,电荷的聚集速度越慢,即电流越小,其曲线如图1-2-4所示。