电容导电与其它物质导电本质上的差别——必须搞清楚

• 我们知道电容具有以下性质：

1. 隔直通交的功能，并且对电流有阻抗作用，叫做容抗XC=1/2πfC；通过电容的电流与加在两端的电压相位差90°，并且电流超前于电压。电流的大小为电压的变化率i=Cdu/dt。
   

2. 具有充放电功能，当在其两端加上直流电压的时候，其两端的电压按指数规律上升，经过若干时间后与电源电压一致；通过的电流按指数规律下降，经过若干时间后电流降低到零；由于直流电只是在很短的时间内对电容器充电，之后便不能通过，因此我们说直流电不能通过电容器；但一旦充电就能将电能储存起来，也即电压不变。如果外部电压降低或接上负载就开始放电、降低电压。

• 虽然交流电从表面上看能够通过电容器，但从微观的角度分析，它本质上并没有穿越过电容器，只不过是在其两个极板不断进行充放电而已，这是其导电的本质；这一点上与电阻、电感、电解液、半导体等完全不同。当电压加在这些物质上的时候会有电流从其中通过。

• 请看下图，设加在电容器两端的正弦电压的周期为T，红色曲线为正弦电压（激励），绿色曲线线为电流（响应），我们用相位角ωt代表时间（二者是一致的，任一时刻的相位角/ω=t）。注意电流是因为电压的变化引起的（也即激励与响应）。

图一 输入电压与电流波形及相位

图二 充放电电压、电流方向及极板电荷

• a.在0-90°期间，即第一个T/4周期，外电压u对电容充电，充电电流向右，电容器极板电荷上正下负，随着电压的上升到最大值，充电电流逐步减小到零，第一个周期完成了充电，此时的电容就是一个负载，电压和电流方向一致；

• b.在90°-180°期间，也就是第二个T/4周期，外电压减小，电容开始放电，放电电流方向向左，上极板正电荷逐步减少，下极板负电荷逐步被中和，两极板间的电压逐步减小到零，而电流达到最大；这个阶段将第一个1/4周期的电荷全部中和掉；此时的电容就是一个负载，电压和电流方向相反；

• c.在180°-270°之间，也就是第三个T/4周期，外电压反相，对电容器二次反向充电开始，此时上极板为负，下极板为正，电压逐步升高到负的最大，电流逐步减小到零，电流方向仍然向左；此时的电容就是一个负载，电压和电流方向一致；

• d.在270°-360°之间，也就是第四个T/4周期，外电压在减小，电容开始放电，此时上极板为负，下极板为正，电压逐步减小到零，电流逐步增大到最大值；电流方向向右

• 通过以上的分析，我们看出电流并没有从极板之间通过，只不过是在极板上充电、放电不断进行而已；并且一个周期内电容充放电各两次。这也是电容属于非耗能元件的原因，它并不消耗能量，但存在能量的吞吐。

• 正因为电容的上述功能，因此它可以改变输出电压的极性（因为它在充电和放电时的电流方向发生了改变，如果串联电阻的话，其两端的电压方向必定也指改变）。如下图所示三极管基本放大电路，当没有耦合电容C2的时候，其输出电压UAB为脉动直流电压（大小变化，方向不变）

三极管基本放大电路

• 如果增加了耦合电容C2以后，就变成了交流电，（大小和方向均做变化）

三极管基本放大电路

• 这就是电容导电的本质，在使用中我们应该掌握其特性，对于分析电路十分有用。