电容

电容充放电原理

关于书本29页电容充放电电路图解释如下：

在开关未接通之前，电容C中没有电荷。在开关S闭合之后，直流电源E开始对电容器充电，此时电路中有电流流动；当充电一段时间后，电容器C上、下板上充有图示的电荷，即上极板为正电荷，下极板为负电荷。由于上、下极板之间是绝缘的，所以电容器C上、下极板上的正负电荷不能复合，在电容器上、下极板的电荷保留住了。由于电容器极板上之间的电荷随着充电进行愈来愈多，电容器两极板之间的电压愈来愈大，当充电到一定程度之后，电容器C两极板上的电压等于直流电源的电压E时，此时充电结束了。

在这段话里面有些难理解的地方：

1、既然电容两极板之间是绝缘的，那么这个电路肯定就是断开的，为什么还存在电流呢？所指的这个电流是不是只是电源正极到上极板有电流，和电源负极到下极板有电流呢？

2、当充电一段时间后，电容器C上、下板上充有图示的电荷，即上极板为正电荷，下极板为负电荷。那么这个电荷是怎样附上去的呢？是不是上极板的电荷是电源正极给的。下极板的电荷是电源负极给的？ 首先，明确两点

1、电流的形成只要电荷的定向移动，不一定要闭合电路。

2、电路能导电是因为导体中的电子在电源电压的作用下做定向移动，形成电流而“导电”。在这里，电源相当于一个“抽水机”，将正极附近的电子抽到负极。正极的电子少了，离正极更远处的电子就流过来，负极多了，就流向离负极更远的地方。这样一直循环，电子就相当于从负极出发，绕电路一圈，回到正极，经过电源，再从负极出发，形成了定向移动，也就形成了持续电流。若断路了，这个电流就不能持续下去了，也就是我们通常所说的没有电流。

好，来看给电容充电的电路。电源还是像抽水机一样在工作，电子就从负极一直跑，跑到电容器下面那个极板，断了没路了，就聚集在那里。这多电子那里来？从正极。正极的呢？从正极附近。附近的呢？从更远处„„最远就是电容器的上面的极板。电子跑了，只剩带正电的粒子，那上级板就带正电，下级板有太多电子了，就带负电。

金外高二物理学案

在这过程中，电子定向移动了，所以有电流，只不过不是持续电流，而是瞬间的电流 所以不是断开的电路就没有电流，只要有导体，就可能有电流。只是这个电流不是持续的，我们通常把它叫做充电或放电电流。而且不是只有正极到上级板，负极到下级板才有。电源里也是有的。也就是说连接上下极板的电路中都有电流的存在，且大小处处相等。

极板上附着的电荷可以说是被电源“推”上去的，像抽水机把水从低处抽到高处，电源把电子从上级板拉到下级板，。但我们知道，抽水机的抽水高度是有限的，不可能把水抽到无限高。同样，电源的电压是有限的。而在电子聚集的同时，电容器两端也会形成电势差，类似于电压，且慢慢增大。这时电容器就相当于一个电源了，且上极板相当于正极，下极板负极。等到电容器的电势差和电源的电压一样大时，就相当于抽水机到了抽水的极限高度，抽不上去了，也就是电子不再定向移动，不能再附着到极板上了。这是就没有电流了，通常人们说它断路了。其实这就是电容器完成了充电的过程。 但不能说上极板的电荷是正极给的，下极板的电荷是负极给的。应该是下极板的正电荷是上极板自己的。极板显电性的原因是电子的得失。电子走了，原本中性的原子就带正电荷，得到的就说带负电荷。

断开电源后，由于两极板间是绝缘的，正负电荷只能相互吸引，而不能结合在一起，不考虑电荷的流失（如果空气潮湿的话，电荷很容易被导走）所带电荷就不会消失，也不会中和，保持不变（这样，电势差就一直存在，直到你要放电，将两极板用导线一连，电子就会沿导线从下极板移动到上极板，电势差就消失了。

从电场的角度，只要接上电源，电路里就有电场，导线刚刚与两极相连时电势并不相等，也就是说导体处于非静电平衡状态，自由电子就要由电势低的地方流到电势高的地方，直到电极，导线与极板电势相等时，处于静电平衡，电荷不再移动，这样充电才结束。电源的本质就是制造电势差（电压），只要与同一个电源始终相连，电容器两端电压就一定会和电源相等。放电过程，把上极板与下极板相连，由于电势差的存在，电子就会沿导线从下极板移动到上极板，电势差就消失了。