Question

电容一端加5V,另一端电压是多少?

如上图所示，电容一端接5V，另一端悬空，那么悬空那端的电压是多少?
如果两个电容，一个电容一端接5V，另一个电容一端接10V，两个电容的另一端连在一起能得到多少V?

Answer 1

1. 另一端悬空的话，另一端的电位是 5V；

2. 第二种情况要根据两个电容的容量大小而定。假设上面电容的容量是 C1，下面电容的容量是 C2，则另一端的电位是：= 10 - 5C1/(C1+C2)

追问

能从物理上解释一下吗? 为什么另一端悬空是5V? 电容没有充电，也没有和5V那端连通，另一端的电势是怎么产生的?

追答

1. 怎么说呢！因为另一端悬空，无法进行充电。既然无法充电，则电容器内部因为不带电荷而不存在电场，当然电压差是 0V。所以，悬空的另一端电位为 5V；

2. 因为两个电容串联后两端电位差是 5V，所以就会存在一个充电过程。充电结束后，两个电容器两端的电压之和就等于 5V （10V - 5V）。电容器串联充电的特点是，它们所充的电量是相等的。即：Q1 = C1*U1 = C2 * U2，U1 + U2 = 5V。所以才会有另一端的电位公式。

追问

就是1不太好理解。
从电路原理上说是这样的，但物理上想不通为什么另一端会产生5V电势。

追答

刚才已经从物理上进行了解释，就是因为无法充电，所以内部没有建立电场，也就没有电位差存在（或者说电位差是 0V）。在实际生活中，如果有一个电容接在一个高压直流电路上，另一端悬空的时候，它的电压就是等于高电压。当人用手去接触并形成回路的时候会瞬间被电击（电击实际上就是有电流流过人体）。如果人能够承受的话，随着电容很快充满电，则所有的电压降全部在电容器上，则不再有电流流过人体，就不再有被电击的感觉了。

追问

这些我能理解，相当于是从逻辑上的推理，因为电容一端是5V，电容中没有压降，所以推出另一端也是5V。
不好理解的是从物理上看另一端的5V是如何产生的。电势是在电场中产生的，是不是可以理解为电容一端接上5V后，两端都处于这个5V电场中，如果电容内部也没有电场充放电的话两端的电势就一样? 但为什么一端接到5V电场后另一端也是在5V电场中?

追答

因为电场是一种势力场。只要没有形成电势差，就说明它们处在等电势线上。

这个应该还好理解吧！如果你使用过气动仪表的话，那你就更不容易懂气容这种东西了。它的使用就像你所说的悬空的电容那样的，并不串在气路中的！

追问

谢谢你的热心解答。但还是有点不好理解，问得可能有点白痴。
电场是势力场，没有电势差的话就是在等势线上，这个能理解。但感觉还只是一个逻辑推理：已知等势线没有电势差，已知现在电容两端没有电势差，所以推出电容两端在等势线上。
纯瘁从场或从空间想像想不出为什么电容两端会在等势线上。

追答

噢，这就是静电场的特性呀！当然，如果这个电容开始就有电场存在的话，则答案就会变了！

追问

从静电场的特性方面的理解能说说吗? 就假定电容开始都不带电，不存在电场的。

这些东西不去想好像就没问题，一去想就会发现很多东西想不通，还挺有意思的。

 

或是假定这是一个平板电容，就两块金属板组成，原来不带电，一端接上5V电源后两块金属板表面电荷会怎样分布?

追答

看来你真的是有点搞混了！不过，这是好事。俗话说得好，“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。说明你现在已经入门了，只是还没有到达山顶！
好吧，我们就来说宏观一点的吧。实际上说的悬空，就是一端悬在空气中，通过大气和大地之间这个地球上最大的电容器形成了一个回路（这个大地电容量足够大，任何雷电所带的电荷遇到大地电容就像不存在一样！）。也就是说，你的这个电容和大地电容串联。根据电容的串联电路特性，我们可以计算出大地电容两端的电压是：
U地 = 5V * C地/(C地 + C) ≌ 5V, （因为 C 《 C地），Uc = 5V * C/(C地 + C) ≌ 0V
这就是说，只要悬空就等于电势差为 0。此时电容器上带的电荷 Q = C*Uc ≌ 0 库仑。也就是说基本上可以认为电容器上没有电荷。

你的图上还是有一个表达错误。假设左侧的 5V就是相对大地有 5V 的电势，则当你靠近它的时候左侧表面会感应出 负电荷，而不是图上画的 +电荷。但当你连接到电源端的时候，左侧 负电荷被中和，只有极板内侧留下正电荷。右侧极板上内侧感应出负电荷，而不是图上画的 +电荷。右侧极板上的正电荷会流向悬空端。

注意了，上面讲的是当 5V电源真的是把电源负极接在大地上。通常我们在电路中将电源电路的某一点作为零电位的参考点，实际上并不是真正的接地。相信你在使用手电筒的时候不会真的把干电池的某一级接到大地上来使用吧？！要知道手电筒外壳和干电池正负极之间也会形成电容器的。如果这时候你身上因为有感应电荷产生而带上上万伏的电（冬天这种现象很普遍），此时手电筒的外壳相对于大地的电势就是上万伏。一旦有人从你的手里接过手电筒，那就会被你电击。但是，此时手电筒外壳相对于干电池正极（如果负极接外壳的话）或者负极（如果正极接外壳的话）却只有区区几伏的电势差而已！

Answer 2

第二个题目那电压咋加上去哦，中间没电压降

追问

10V和5V是单独加的啊，比如一个连10V电源，另一个连5V电源。

追答

那不是0么

追问

怎么会是0?
我觉得lu_zhao_long的回答是对的，只是从物理上想不通另一端怎么产生电势。

追答

是我搞错了，好久没接触过

Answer 3

第一个为5V.第二个为10V

Answer 4

你是想从物理上解释原因。对吧？我给你一个详细的解答，因为因为电场在空气传播很容易衰竭，而在导体中的传播，基本上不容易衰竭，这又要从电容的本质上去理解，因为电容的两极是非常近的，所以电厂全部出击，基本上不会酸解，因为电容的另一段悬空，不会冲电，一直是五伏