金屬化薄膜電容器,為什么電容器能夠通交流電,阻直流電?
前面,我們了解了電容器的本質,相信大家還不是很能理解為什么電容器能夠通交流電,阻直流電,現在,我們就來通過實驗詳細了解一下。
電容器特點是通交流電,阻直流電;電感器特點是通直流電,阻交流電。 物理學只介紹了上述現象,教科書從來不講授這些特性產生的內在原因。這種別有用心的回避,隱含著心虛、猥瑣。 電容器的結構很簡單,把兩個平行的金屬板A、B相互接近,就組成了最基本的電容器。
實驗事實:把A板攜帶電荷,A板內就產生了靜電電壓。把A移向原來不帶電的B板,A板的電壓會立即下降,電容量增大,又可以容納更多的電荷。上述實驗中,A的電荷并沒有減少,電壓為什么會降低?現行的教材說是因為有異號電荷的接近。異號電荷的接近電壓降低是現象,內在的機理是什么?當今物理信奉自由電子理論、連電壓的形成都用心回避,當然不可能來解讀這電壓的降低,更不可能從內在機理,從物質結構來剖析電容器特性的形成。
大家都知道,金屬導體容納了外來電荷,多出電子的擠占、缺少電子的就挪用,造成金屬體內電子運動的混亂,非常規運動的電子伴生著的非常規的電磁波,這樣的波在金屬體內傳導就形成了金屬導體的靜電電壓。故而電容與電壓相依相存、直接相關,回避物質內電壓的形成,電容也就無從談起。同時電壓波能夠穿透金屬,在金屬體外表現為電場。
繼續實驗: 把導電體A移向原不帶電的導體B,此時A的電壓會降低、電容器的電容量會繼續增大,而且電容量會增大許多倍。這是因為:把導電體A移向接近原不帶電的導體B,A的外電場進入到B,靜電感應使A、B的接近處聚積著異號電荷。此時,A原來所攜帶的大部分非常規電荷都轉移到A、B的接近處,并與對面B處的異號電荷面對面穩定地相互吸引著,這樣導體A內的其他地方非常規的電子減少,非常規的電子運動伴生的波就較少,導致了金屬板A的電壓降低。原來導體A所攜帶的大部分電荷都轉移到A、B的接近處,一是電壓降低,二是騰出的空間又可以接納更多的外來電荷,所以電容量也成倍增加。
實用的電容器是在兩金屬箔片之間夾上一層絕緣物質(電介質),如陶瓷、云母、塑料等。這些絕緣薄膜是由數百個原子有機結合而成的大分子聚合物,電介質表面容易積聚電荷(容易產生、聚集靜電)。電介質薄膜置于金屬箔片之間,能夠使金屬片距離更近,能更多的吸引并聚集兩邊金屬的電荷,非常規運動的電荷在此有了安身之地,于是電容器電壓進一步降低,可以容納更多的電荷——電容量增大。
再回到本文的開頭,為什么電容器能夠通交流電,阻直流電?電容器的A、B間有間隙,之間電介質是絕緣的,所以直流電壓波不能通過、電子不能通過;直流電所伴生的電磁波的集合是穩定磁場,穩定磁場不能推動電子的非常規運動。在電容器面前電子過不去;穩定磁場又不能形成電壓波,所以直流電被完全阻斷。而交流電是電子在交流電壓波的作用下作出振蕩,不是電子在全程流動,交流電伴生的是電壓波(變化磁通),電壓波會超出金屬體之外、穿越電介膜,進入到很近的另一極金屬箔,推動另一極金屬箔內電子的運動。在電壓波的作用下,電容器另一極金屬的電子都隨之運動,如同導通一樣,所以電容器沒有阻斷交流電。在自由電子理論中電子是導電的主體,自由電子如何通過絕緣的電介質、電流如何在電容器另一極產生?自由電子導電與電容器導通交流電的事實格格不入、全然無法解釋交流電在絕緣的電介質之間通行自如事實——只有回避。