电容电压为什么不能突变？
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谈及电容器，我想对于广大电工朋友们而言都不陌生，因为它的身影随处可见，如电力系统中的无功补偿电容、单相电动机中的分相电容、整流电路中的滤波电容以及电子电路中的耦合电容等。既然电容器这么常见，那么它具体的作用原理又是什么呢?为什么电容电压不能突变?
电容器的种类规格繁多，但它们在构成原理上，都是由间隔以不同绝缘介质(如云母、绝缘纸、空气等)的两块金属板组成，就像夹心饼干一样，如图1-1所示。当电容器接有电压时，两金属板(极板)由于电压的存在就会分别聚集等量正、负电荷。与此同时，电压的存在必会建立电场，所以电容器的两极板会在介质中建立电场而具有电场能量。
图1-1 电容器结构原理图 所谓接有电压，是指两极板间存在电位差，即两极板的电位不相等。类似于两个异性电荷之间存在电压和电场，两极板相当于两群异性电荷，显然它们之间也存在电压与电场，如下图1-2所示。
图1-2 根据上文，给电容器施加电压，两极板上就会聚集等量异性电荷。这句话有两个关键点：一个是聚集，另一个是等量异性。 1、聚集：所谓聚集，简单来说，就是电荷扎堆，这就好比上课铃响时一大堆学生涌进教室并坐好，电荷聚集是指在外加电压(即外加电场)的作用下，这些电荷受到电场力的作用往一个方向跑，最后跑到电容器的极板上并坐好(因为前面是绝缘介质，无路可走了)。 2、等量异性：所谓等量异性，是指两极板上的电荷量相等，且一正一负。而实际上，移动的其实只有自由电子(负电荷)，由于大量自由电子都往一个方向跑，所以留下很多的正离子，这些正离子聚集在一起就是所谓的正电荷量。基于电荷守恒，跑了多少负电荷，就会留下多少正电荷，所以它们是等量的。 综上，电容器两极板间要建立电场，产生电压，实质上是靠电荷的定向移动实现的。而电荷的定向移动会产生电流，换言之，电容的电压变化会产生电流!这也是电容隔直通交的原因，因为当输入电压不变时，极板上的电荷量就不变，也就没有电荷的移动，即电流为零;而当输入电压交变时，由于电压一直在变化，所以极板上的电荷量也随之一直变化，表明一直有电荷在极板上来来往往，即存在电流。 显然，电容电压是可以变化的，但为什么不能突变呢?在解答这个问题之前，我们有必要了解一下两点。 1、所谓突变(又称跃变)，是指变量的数值变化不需要过程，能直接变化，如下图1-3的(1)所示的电压曲线。此时，电压曲线在数值变化处的斜率(即变化率)为无穷。反正，不能突变是指变量的数值变化需要过程(即需要时间)，其变化率可求。
图1-3 |
