我们对电容的理解基本都是课本和纯公式的描述,缺乏一般性和使用性,本篇用最形象的语言和图片来说明电容的本质原理和工作方式。让你对电容有一个更加明确的认识。
我们知道金属通常具有相等的带正电荷和带负电荷的粒子,使金属整体电中性。如果额外的电子积聚在金属板内,它们会相互排斥并排斥任何试图进入的新的电子,即使我们施加力,金属扔保持中性。
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现在让我们考虑新的情况,有另一个金属板靠近这个金属板,当电子积聚在第一金属板中时,它们将排斥第二金属板中的电子
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留在第二块板中带正电的粒子将对第一金属板中带负电的粒子施加吸引力。这使得第一板可能具有比正粒子更多的负粒子
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当我们向第一金属板添加电子时,相等数量的电子离开第二金属板,当第一板上积累了一定数量额外电子后,它们将击退任何试图进入的新电子,第一金属板产生了净负电荷,而第二金属板形成了相等和相反的净正电荷
我们可以通过施加更大的外力使每个板上这种相等和相反的电荷变大。
现在我们回到初始状态,每块板上的净电荷为0,这两个金属板就是我们所说的电容器
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通过将电容器简单地连接到电池如图所示,这两个极板产生了相等且相反的电荷,如果把电容器连接到灯泡上,带负电的极板上所有的额外电子都会通过灯泡移动到带正电的极板上。
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如果我们串联使用多个电池,那么我们可以迫使电容器的两个极板产生更过的电荷,电容器充电时,其电压将是所有电池电压之和
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当电容器放电时,将电容器充电到更高的电压会使灯泡亮的时间更长。
现在假设我们增加了两块金属板的面积,增加的区域允许更多电子注入第一金属板,再从第二个金属板中除去更多电子而不施加更大的外力
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当一个较大的电容器连接到我们的电池时,电容器需要更长时间才能充到电池的电压,该电压表示两个金属板上的电荷量。
较大电容器需要较长时间才能通过灯泡放电,从而使灯泡能亮更长时间
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假设我们在两个金属板中添加一种特殊的材料,该材料不允许任何粒子流过它,但它含有基于两个板上的电荷改变其方向的分子
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这些分子发挥吸引更多电子到负极板的力,并且从正极板排斥更多的电子,这种材料的存在具有与增加两个金属板的面积相同的效果,这允许两个板对于相同的施加电压量产生较大的电荷量
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当我们增加两个极板的面积或添加这种特殊材料时,我们说我们增加了电容器的电容
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还有增加电容器电容的第三种方法:
就是通过移动两个金属板使它们靠得更近些
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因为这两个金属板现在更靠近在一起,它们对彼此的电子施加更大的力量,这吸引更多电子到负极板并从正极板排出更多电子从而使两电极对相同施加电压产生更大的净电荷。
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这与插入特殊材料以及增加金属板的面积具有相同的效果。为创造尽可能大的电容器我们要使板的面积尽可能的大,在板之间插入特殊材料,并将两板尽可能靠近。
电容越大,对于相同的电压量将储存的能量越多
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到此我们就结束了,原来一个简单的电容,它不像课本说的那样苦涩难懂。而是让你对科技知识产生更多的情怀。


来源:电子通信和数学领域