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电容器工作原理(导电五)

已有 6125 次阅读 2018-9-17 17:20 |个人分类:物理新视点|系统分类:论文交流

 

电容器是怎样通交流、阻直流电?

                          晏成和

    以上文章谈到:流传百年的“金属靠自由电子导电”理论不符合自然真实。文章用变压器实例说明金属能导电,首先是能够通畅地导通电压(电磁)波。除了变压器,电容器、电感器也是基础的电工器件,在电力、电子工程中普遍运用。电容器、电感器的原理也是自由电子理论不敢涉足的伤心地。

 

电容器特点是通交流电,阻直流电;电感器特点是通直流电,阻交流电。

物理学只介绍了上述现象,教科书从来不讲授这些特性产生的内在原因。这种别有用心的回避,隐含着心虚、猥琐。

 

电容器   电容器的结构很简单,把两个平行的金属板相互接近,就组成了最基本的电容器。(图一)A、B各是绝缘后的圆盘金属板的侧向视图。

                                           图一    电容实验

 

    实验事实:把A板携带电荷,A板内就产生了静电电压。把A移向不带电的B板,A板的电压会立即下降,电容量增大,又可以容纳更多的电荷。

 

上述,把A移向不带电的B板,A的电荷并没有减少,电压为什么会降低?现行的教材说是因为有异号电荷的接近。异号电荷的接近电压降低是现象,内在的机理是什么?当今物理信奉自由电子理论、连电压的形成都用心回避,当然也不可能来解读这电压是如何降低,更不可能从内在机理,从物质内在结构来剖析电容器特性的形成。

 

金属导体容纳了外来电荷,多出电子的挤占、缺少电子的就挪用,造成金属体内电子运动的混乱,非常规挤占运动的电子伴生着非常规的电磁波,这样的波在金属体内传导就形成了金属导体的静电电压。

电压波能够穿透金属,在金属体外表现为电场。 

把导电体A接近原不带电的导体B,A的外电场进入到B,电场作用使A、B的接近处聚积着异号电荷。此时,A原来所携带的大部分非常规电荷都转移到A、B接近处,并与对面B处的异号电荷面对面稳定地相互吸引着。这样,导体A内的其他地方非常规电子减少,非常规的电子运动伴生的波就较少,导致了板A的电压降低。(图二)

原来A所携带的大部分电荷都转移到A、B的接近处,一是电压降低,二是腾出的空间又可以接纳更多的外来电荷,所以电容量也成倍增加。


                                        图二  电容器  电介质

实用的电容器是在两金属箔片之间夹上一层绝缘薄膜(电介质),如陶瓷、云母、塑料等,然后密封。绝缘薄膜是由数百个原子构成的有机大分子聚合物,表面容易积聚电荷(容易产生、聚集静电)。绝缘的薄膜置于正负金属箔片之间,能够使金属片距离更近,能更多的吸引并聚集两边金属的电荷,非常规运动电荷在此整齐排列有了安身之地,于是电容器电压进一步降低,可以容纳更多的电荷——电容量增大。

 

再回到本文的开头,为什么电容器能够通交流电,阻直流电?

 电容器的A、B间有间隙,之间电介质是绝缘的,所以直流电压波不能通过、电子不能通过;直流电所伴生的电磁波的集合是稳定磁场,稳定磁场不能推动电子的非常规运动。在电容器面前电子过不去;稳定磁场又不能形成电压波,所以直流电被完全阻断。

 

而交流电是电子在交流电压波的作用下作出的振荡,不是电子在全程流动,交流电是正弦电压波,电压波会超出金属箔A之外、穿越电介膜,进入到邻近的金属箔B,推动B金属箔内电子的运动。在电压波的作用下,电容器B金属的电子都随之运动,如同导通一样,所以电容器没有阻断交流电。

 

 关于电容器如何通交流电,现有理论是说交流电对于电容器相当于是充电、放电,这只是用一个比喻表述了现象,并未回答通交流电的电压波穿越绝缘膜、推动邻近的金属箔之实质。这个实质说不清楚,是因为在自由电子理论中,电子是“导流子”、是导电的主体,自由电子如何通过绝缘的电介质、交变电流如何在电容器另一极产生?自由电子导电与电容器导通交流电的事实格格不入、全然无法解释交流电在绝缘的电介质之间通行自如的事实——只有回避。

                                    2018、9、12




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