4.1.4“隔直”和“通交”特性说明

电容器的“隔直”和“通交”是指直流电不能通过电容器，而交流电能通过电容器。电容器的“隔直”和“通交”说明如图4-3所示。

图4-3　电容器的“隔直”和“通交”说明

电容器与直流电源连接，当开关S闭合后，直流电源开始对电容器充电，电流途径是：电源正极→开关S→电容器的上极板获得大量正电荷→通过电荷的排斥作用（电场作用），下极板上的大量正电荷被排斥流出形成电流→灯泡→电源的负极，有电流流过灯泡，灯泡亮。随着电源对电容器不断充电，电容器两端电荷越来越多，两端电压越来越高，当电容器两端电压与电源电压相等时，电源不再对电容器充电，无电流流到电容器上极板，下极板也就无电流流出，无电流流过灯泡，灯泡熄灭。

以上过程说明：在刚开始时直流电可以对电容器充电而“通过”电容器，该过程持续时间很短，充电结束后，直流电就无法“通过”电容器，这就是电容器的“隔直”性质。

电容器与交流电源连接，由于交流电的极性是不断变化的，上一段时间极性是上正、下负，下一段时间极性变为下正、上负。开关S闭合后，当交流电源的极性是上正、下负时，交流电源从上端输出电流，该电流对电容器充电，电流途径是：交流电源上端→开关S→电容器→灯泡→交流电源下端，有电流流过灯泡，灯泡亮，同时交流电源对电容器充电产生上正、下负的电荷；当交流电源的极性变为上负、下正时，交流电源从下端输出电流，它经过灯泡对电容器反充电，电流途径是：交流电源下端→灯泡→电容器→开关S→交流电源上端，有电流流过灯泡，灯泡亮，同时电流对电容器反充电产生上负、下正的电荷，这次充电的电荷极性与先前充电的电荷极性相反，它们中和抵消，电容器上的电荷消失。当交流电源极性重新变为上正、下负时，又可以对电容器进行充电，以后不断重复上述过程。

从上面的分析可以看出，交流电源的极性不断变化，使得电容器充电和反充电（中和抵消）交替进行，从而始终有电流流过电容器，这就是电容器的“通交”性质。

电容器虽然能“通过”交流电，但对交流电也有一定的阻碍，这种阻碍称为容抗，用XC表示，单位是欧姆Ω。在图4-4所示电路中，两个电路中的交流电源电压相等，灯泡也一样，但由于电容器的容抗对交流电有阻碍作用，故图（b）中的灯泡要暗一些。

图4-4　容抗对电流的阻碍作用

电容器的容抗与交流电频率、电容器的容量有关，交流电频率越高，电容器的容抗越小；电容器容量越大，容抗越小。在图4-4（b）所示电路中，若交流电频率不变，则电容器容量越大，灯泡越亮；若电容器容量不变，则交流电频率越高，灯泡越亮。这种关系可用下式表示：

XC=1/(2πfC)

上式中，XC表示容抗；f表示交流电频率；π为常数。

在图4-4（b）所示电路中，交流电源的频率f=50Hz，电容器的容量C=100μF，该电容器对交流电的容抗为