電(diàn)容器的充放電(diàn)

2021-09-03

電(diàn)容器的充放電(diàn)

当電(diàn)压施加在電(diàn)容器上时，它会在電(diàn)容器中充電(diàn)。该電(diàn)荷在電(diàn)容器的金属板之间累积。電(diàn)荷的累积导致電(diàn)容器极板上的電(diàn)位差累积。因此，電(diàn)容器两端会产生電(diàn)压。

電(diàn)荷在電(diàn)容器中积累

当電(diàn)容器電(diàn)压等于施加的電(diàn)压时，不再充電(diàn)。无论是否连接了施加的電(diàn)压，電(diàn)荷都保留在電(diàn)容器中。

当跨板提供导電(diàn)路径时，電(diàn)容器放電(diàn)，而没有(yǒu)施加任何電(diàn)压。

实际上，只要電(diàn)容器電(diàn)压大于施加電(diàn)压即可(kě)。然后，電(diàn)容器可(kě)以暂时用(yòng)作電(diàn)压源，以在放電(diàn)路径中产生放電(diàn)電(diàn)流。

電(diàn)容器放電(diàn)一直持续到電(diàn)容器電(diàn)压降至零或等于施加的電(diàn)压。

在下图中，電(diàn)容器是中性的，没有(yǒu)電(diàn)荷，因為(wèi)它没有(yǒu)连接到任何外加電(diàn)压源，而且電(diàn)介质中没有(yǒu)静電(diàn)场。

電(diàn)容不收费

然而，关闭开关允许负极電(diàn)池端子排斥导體(tǐ)中的自由電(diàn)子以電(diàn)镀 A。

電(diàn)池将電(diàn)容器充電(diàn)到施加的電(diàn)压

同时，正极会从 B 板吸引自由電(diàn)子。 A 板電(diàn)介质的一侧积累了電(diàn)子，因為(wèi)它们不能(néng)流过绝缘體(tǐ)，B 板有(yǒu)等量的质子过剩。

请记住，相反電(diàn)荷具有(yǒu)相关的電(diàn)位差，即電(diàn)容器两端的電(diàn)压。充電(diàn)过程一直持续到電(diàn)容器電(diàn)压等于電(diàn)池電(diàn)压，在本例中為(wèi) 10 V。

然后不可(kě)能(néng)进一步充電(diàn)，因為(wèi)施加的電(diàn)压不能(néng)使自由電(diàn)子在导體(tǐ)中流动。

请注意，在 A 板和 B 板之间，已充電(diàn)電(diàn)容器两端的電(diàn)位差為(wèi) 10 V。但是，每个板与其電(diàn)池端子之间没有(yǒu)電(diàn)位差，这就是電(diàn)容器停止充電(diàn)的原因。

储存電(diàn)荷

相对板上的正负電(diàn)荷具有(yǒu)通过電(diàn)介质的相关電(diàn)场，如虚線(xiàn)所示。

電(diàn)池将電(diàn)容器充電(diàn)至施加的電(diàn)压

存储的電(diàn)荷保留在電(diàn)容器中

这些電(diàn)力線(xiàn)的方向显示从板 B 排斥電(diàn)子，使这一侧為(wèi)正。通过電(diàn)介质的電(diàn)力線(xiàn)的作用(yòng)导致電(diàn)荷的存储。

電(diàn)场扭曲分(fēn)子结构，使電(diàn)介质不再是中性的。電(diàn)介质实际上受到電(diàn)场的无形力的压力。作為(wèi)证据，電(diàn)介质可(kě)以被電(diàn)容器两端的高電(diàn)压的非常强的场破坏。

然后，電(diàn)场的结果是電(diàn)介质具有(yǒu)由電(diàn)压源提供的電(diàn)荷。由于電(diàn)介质是不能(néng)导電(diàn)的绝缘體(tǐ)，因此即使移除電(diàn)压源后，電(diàn)荷仍会保留在電(diàn)容器中，如图所示。

您现在可(kě)以将这个带電(diàn)的電(diàn)容器单独从電(diàn)路中取出，它的两个端子之间仍然有(yǒu) 10 V 電(diàn)压。

電(diàn)容器放電(diàn)

通过在電(diàn)介质上连接导電(diàn)路径来中和電(diàn)荷的动作称為(wèi)電(diàn)容器放電(diàn)。

電(diàn)容器放電(diàn)

在图中，板 A 和 B 之间的导線(xiàn)是放電(diàn)電(diàn)流的低電(diàn)阻路径。由于電(diàn)介质中存储的電(diàn)荷提供電(diàn)位差，10 V 可(kě)用(yòng)于产生放電(diàn)電(diàn)流。

负极板排斥電(diàn)子，電(diàn)子通过导線(xiàn)被吸引到正极板，直到正负電(diàn)荷被中和。然后没有(yǒu)净费用(yòng)。

電(diàn)容器完全放電(diàn)，其两端電(diàn)压為(wèi)零，没有(yǒu)放電(diàn)電(diàn)流。

现在電(diàn)容器处于相同的未充電(diàn)状态。

然而，它可(kě)以通过外加電(diàn)压源再次充電(diàn)。

電(diàn)容的性质

電(diàn)容器可(kě)以存储提供等于充電(diàn)電(diàn)压的電(diàn)位差所需的電(diàn)荷量。如果施加 100 V，電(diàn)容器将充電(diàn)至 100 V。

電(diàn)容器充電(diàn)到施加的電(diàn)压，因為(wèi)当電(diàn)容器電(diàn)压较低时它会带更多(duō)的電(diàn)荷。一旦電(diàn)容器電(diàn)压等于施加的電(diàn)压，就不再有(yǒu)充電(diàn)電(diàn)流流过。

请注意，任何充電(diàn)或放電(diàn)電(diàn)流都会通过导線(xiàn)流向极板，但不会通过電(diàn)介质。