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電容器工作原理 (導電五 )

電容器是怎樣通交流、阻直流電？

2018/10/02   維加斯新聞報
晏成和

    以上文章談到：流傳百年的 “金屬靠自由電子導電 ”理論不符合自然真實。文章用變壓器實例說明金屬能導電，首先是能夠通暢地導通電壓（電磁）波。除了變壓器，電容器、電感器也是基礎的電工器件，在電力、電子工程中普遍運用。電容器、電感器的原理也是自由電子理論不敢涉足的傷心地。
    電容器特點是通交流電，阻直流電；電感器特點是通直流電，阻交流電。
    物理學只介紹了上述現象，教科書從來不講授這些特性產生的內在原因。這種別有用心的回避，隱含著心虛、猥瑣。
    電容器電容器的結構很簡單，把兩個平行的金屬板相互接近，就組成了最基本的電容器。（圖 1）A、B各是絕緣後的圓盤金屬板的側向視圖。
    電容器工作原理 (導電五 )X
    圖 1電容實驗
    實驗事實：把 A板攜帶電荷，A板內就產生了靜電電壓。把 A移向不帶電的 B板，A板的電壓會立即下降，電容量增大，又可以容納更多的電荷。
    上述，把 A移向不帶電的 B板，A的電荷並沒有減少，電壓為什麼會降低？現行的教材說是因為有異號電荷的接近。異號電荷的接近電壓降低是現象，內在的機理是什麼？當今物理信奉自由電子理論、連電壓的形成都用心回避，當然也不可能來解讀這電壓是如何降低，更不可能從內在機理，從物質內在結構來剖析電容器特性的形成。
    金屬導體容納了外來電荷，多出電子的擠佔、缺少電子的就挪用，造成金屬體內電子運動的混亂，非常規擠佔運動的電子伴生著非常規的電磁波，這樣的波在金屬體內傳導就形成了金屬導體的靜電電壓。
    電壓波能夠穿透金屬，在金屬體外表現為電場。
    把導電體 A接近原不帶電的導體 B，A的外電場進入到 B，電場作用使 A、B的接近處聚積著異號電荷。此時，A原來所攜帶的大部分非常規電荷都轉移到 A、B接近處，並與對面 B處的異號電荷面對面穩定地相互吸引著。這樣，導體 A內的其他地方非常規電子減少，非常規的電子運動伴生的波就較少，導致了板 A的電壓降低。
    原來 A所攜帶的大部分電荷都轉移到 A、B的接近處，一是電壓降低，二是騰出的空間又可以接納更多的外來電荷，所以電容量也成倍增加。（圖二）
    電容器工作原理 (導電五 )
    圖二電容器電介質
    實用的電容器是在兩金屬箔片之間夾上一層絕緣薄膜（電介質），如陶瓷、雲母、塑膠等，然後密封。絕緣薄膜是由數百個原子構成的有機大分子聚合物，表面容易積聚電荷（容易產生、聚集靜電）。絕緣的薄膜置於正負金屬箔片之間，能夠使金屬片距離更近，能更多的吸引並聚集兩邊金屬的電荷，非常規運動電荷在此整齊排列有了安身之地，於是電容器電壓進一步降低，可以容納更多的電荷 ——電容量增大。
    再回到本文的開頭，為什麼電容器能夠通交流電，阻直流電？電容器的 A、B間有間隙，之間電介質是絕緣的，所以直流電壓波不能通過、電子不能通過；直流電所伴生的電磁波的集合是穩定磁場，穩定磁場不能推動電子的非常規運動。在電容器面前電子過不去；穩定磁場又不能形成電壓波，所以直流電被完全阻斷。
    而交流電是電子在交流電壓波的作用下作出的振盪，不是電子在全程流動，交流電是正弦電壓波，電壓波會超出金屬箔 A之外、穿越電介膜，進入到鄰近的金屬箔 B，推動 B金屬箔內電子的運動。在電壓波的作用下，電容器 B金屬的電子都隨之運動，如同導通一樣，所以電容器沒有阻斷交流電。
    關於電容器如何通交流電，現有理論是說交流電對於電容器相當於是充電、放電，這只是用一個比喻表述了現象，並未回答通交流電的電壓波穿越絕緣膜、推動鄰近的金屬箔之實質。這個實質說不清楚，是因為在自由電子理論中，電子是 “導流子 ”、是導電的主體，自由電子如何通過絕緣的電介質、交變電流如何在電容器另一極產生？自由電子導電與電容器導通交流電的事實格格不入、全然無法解釋交流電在絕緣的電介質之間通行自如的事實 ——只有回避。