(1)一步分析。开关Sl未接通时,电容Cl中原先没有电荷。电容中没有电荷,电容两端(两根引脚之间)没有电压。
(2)二步分析。开关Sl接通后,电路中的直流电源Ei开始对电容Cl充电,此时电路中有电流流动,充电电流的路径和方向。
(3)三步分析。充电开始后,电容Cl上、下极板上充有电荷,即上极板上为正电荷,下极板上为等量的负电荷。
(4)四步分析。由于电容器极板上的电荷随着充电的进行愈来愈多,电容器两极板之间的电压愈来愈大,这是充电过程。当充电到一定程度后,电容Cl两极板 上的电压(上正下负的直流电压)等于直流电源E1的电压时,没有电流流过电阻Rl,说明也没有电流对电容器Cl充电,这时充电结束,电路 中没有电流流动。
(5)五步分析。电容充满电后,由于电路中无电流,所以电阻Rl两端的电压为OV,电容Cl处于开路状态(电阻Rl是不会开路的),直流电流不能继续流动,说明电容具有隔开直流电流的作用,即电容器具有隔直的作用。
2.电容器充电过程细节 (1)电容充满电的时间长短与电阻Rl和电容Cl的大小相关,即与时间常数r有关。R1、C1大时,充电时间长;兄和C1小时,充电时间短。 r= R1 C1
(2)从示波器上看到的电容两端充电电压随时间变化的特性曲线。刚开始充电时电流大,电容两端充电电压上升速度快,到后面愈来愈慢了。在很短的时间,电容两端的电压接近充电的电源电压。
(3)在直流电源对电容充电的回路中,电容器两端所充到的直流电压大小与直流电源电压大小有关,在充电完成后,电容器两端的直流电压大小等于直流电源电压 的大小(当然电容器的耐压要能承受住直流电源的电压)。如果直流电源电压是6V,充电结束后Cl上的电压为6V:如果直流电源电压是9V,充电结束后Cl 上的电压为9V。
在整个充电过程中,充电电流都没有直接从电容Cl的两个极板之间流过,因为两极板之间是高度纯缘的,充电电流只在电容Cl的外部电路中流动。
3.反方向充电
将电池E1极性调换方向,Cl中无电荷,对电容Cl的充电过程和结果与正向充电相似。由于直流电源的极性反了,所以在电容Cl上充到的直流电压为下正上负。
4.电容器放电过程
如果电容器充满电后(Cl上端正下端负),按图示电路接好,这时Cl要完成放电过程。在电路中产生图示电流,这就是放电电流。
5.电容放电曲线
示波器上观察到的电容放电特性曲线。Q2008F41从曲线中可以看出,开始时放电电流很大,后来愈来愈小,直至为零。