Question

频率对电容器有影响吗? 他与电压之间的关系是?

Answer 1

交流电是能够通过电容的,但是将电容器接入交流电路中时,由于电容器的不断充电、放电,所以电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用,物理学上把这种阻碍作用称为容抗,用字母Xc表示.所以电容对交流电仍然有阻碍作用.电容对交流电的阻碍作用叫做容抗.电容量大,交流电容易通过电容,说明电容量大,电容的阻碍作用小；交流电的频率高,交流电也容易通过电容,说明频率高,电容的阻碍作用也小.实验证明,容抗和电容成反比,和频率也成反比.如果容抗用XC表示,电容用C表示,频率用f表示,那么
XC＝1／(2πfC)
容抗的单位是欧姆.知道了交流电的频率f和电容C,就可以用上式把容抗计算出来.
说明
①在纯电容电路中,接通电源时,电源的电压使导线中自由电荷向某一方向作定向运动,由于电容器两极板上在此过程中电荷积累而产生电势差,因而反抗电荷的继续运动,这样就形成容抗.
②对于带同样电量的电容器来说,电容越大,两板的电势差越小,所以容抗和电容成反比.交流电频率越高,充、放电进行得越快,容抗就越小.所、以容抗和频率也成反比.即XC=1/ωC.
③在理想条件下,当ω=0,因为XC=1/ωC,则XC趋向无穷大,这说明直流电将无法通过电容,所以电容器的作用是“通交,隔直”.在交流电路中,常应用容抗的频率特性来“通高频交流,阻低频直流”.
④在纯电容的电路中,电容器极板上的电量和电压的关系式是q=CU.同时在△t时间内电容器极板上电荷变化为△q所以电路中电流为I=△q/△t,在电容电路中电容的基本规律是I=C·△u/△t.由于正弦交流电在一周期内的电压作周期变化,所以电压的变化率（△q/△t）是在改变的.由此得出,当电压为零时,其电压变化率（△q/△t）为最大,电路中电流也最大.反之,当电压为最大值时,其电压变化率（△q/△t）为零,电流也为零.所以电路中电流的相位超前于电容两端电压的π/2.
⑤在纯电容电路中的电容不消耗电能.因为在充电过程中,电容器极板间建立了电场将电源的电能转换成电场能,在放电过程中,电场逐渐消失,储藏的电场能又转换为电能返回给电源.所以纯电容电路的有功功率为零,对外不作功,而无功功率的最大值QL=I2XC.