Question

电容接正弦交流电，当交流电压最大时，电容上的电流大还是小，为什么？注意是电源电压最大时不是电容电压

Answer 1

上图是电容器充电时的瞬态电路，根据欧姆定律：

ic = (E - uc) / R

当 uc = 0 时，ic = E/R  ，是最大值，可见电容器上的电压与电流是不同步的。

所以，在交流稳态电路中，电容器的电压相位滞后电流相位 90°。

本题中电容电压就是电源电压，当电压最大值时电流是最小值，就像上图中：

uc = E 时，ic = 0 。

追问

那如果说一个交流电源连接一个不带电电容，此时交流电源电压从过零处开始上升，电容上哪来的最大电流？

追答

所以我说是：交流稳态电路，就是连续进行中的状态下。
你说的过程是瞬态分析，与充电过程分析是一样的，不适合稳态电路。

追问

外加交流电压处于最低时，电容电流最大还是最小？

追答

看波形图：π 与 2π 时交流电压为零，电容电流最大，但是方向相反。

追问

我就是理解不了电压最低时电流最大，电流是靠电压推动的，电压低时电流怎么大呢？

追答

Uc = Q / C

电容量 C 是定值，电压 Uc 跟随电量 Q 变化，所以电压相位滞后电流相位。
电容是储能元件（无功元件），不消耗有功功率。
电源电压高于电容器电压时，电源向电容器充电，随着电荷量的积累，电容电压上升；
电源电压低于电容器电压时，电容器向电源放电，把电能回馈给电源，此时电容器是电源，电源是负载。
电容器放电的电能是上一时间段电源赋予电容的，你的思路是纯电阻电路的概念。

追问

c固定，所以Q小U小啊，为何充电电压低时电流大？

追答

你的思路一直停留在“电源向电容充电”！在交流稳态电路中，电容是周期性的冲、放电！电容的性质在负载与电源之间转换！
我已经从多方面解释电容的性质，你还是不理解我也没办法了。

追问

不是，你说的我理解了，我就是想说当电容不带电，交流电源电压也刚从零开始上升时，电容电流为什么最大了

追答

你有些“胡搅蛮缠”，我已经说过了：
稳态电路是连续的过程，才有电压与电流相位差 90° 的结论。
“当电容不带电，交流电源电压也刚从零开始上升时”，这是瞬态，不是连续的过程，相位差 90° 的结论自然不适用。
第一个图就是讨论瞬态，称为过渡过程，适用换路定律，是大学物理的课程。

追问

意思就是我说的这种情况下，电流与电压同相咯？

追答

当然。究竟通过几个周期过度到相位差是 90° 我就不知道了。一般讨论过渡过程都是电压源、电流源供电。

追问

有人说就算我说的那种情况，电流也是最大的，因为正弦交流电压开始上升率大，所以电流大

追答

如果你说的情况是理想的交流电压源，内阻为零，对电容器充电是不需要时间的。因为电源可以输出趋于无穷大的电流，而电容量是有限值。这个概念叫做：电容电压跃变。你说的情况电流不是最大的问题，而是始终是无穷大。
我画的第一个图是带电阻的，这是实际的情况，是可以计算的。
不要钻牛角尖了。读大学后数学课与物理课同步进行，到时候你还感兴趣就与老师探讨。