向電容施加交流電(AC)會(huì)發(fā)生什么事？電容的行為與電阻不同——在電阻中，電子的流動(dòng)與電壓降成正比；在電容中，在將它充電或放電至新的電壓水平時(shí)，它會(huì)透過(guò)吸收或釋放電流來(lái)抵抗電壓的變化。

在對(duì)電容提供直流電(DC)時(shí)，只要電源電壓存在，它就會(huì)像個(gè)臨時(shí)儲(chǔ)能器一樣被充電至所加電壓的值，然后無(wú)限期地保持或維持這一電荷。若電壓上有任何的變化，電容中就會(huì)有充電電流流入而抵抗這個(gè)變化，其速率與電容極板上電荷的變化率相等。

如圖1所示，以下研究?jī)H存在電容和交流電源的電路。事實(shí)證明，電流和電壓之間存在90°的相位差，電流到達(dá)峰值比電壓到達(dá)峰值超前90° (1/4周期)。交流電源會(huì)產(chǎn)生振蕩電壓，電容值越大，為了在極板上建立特定的電壓，就必須流動(dòng)越多的電荷，因此電流也就越大。電壓頻率越高，改變電壓可用的時(shí)間就越短，因此電流也就必須更大。因此，電流會(huì)隨著電容和頻率的增加而增加。

圖1 僅含電容和交流電源的電路及其工作原理。

電容性交流電路

純電容性交流電路是只包含交流電源和電容的電路，如圖2所示。電容直接跨接在交流電源壓的兩端，隨著電源電壓的增加和減少，電容會(huì)隨之進(jìn)行充電和放電。電流將首先以一個(gè)方向流過(guò)電路，然后再以另一個(gè)方向流過(guò)，但是，電容實(shí)際上沒有電流流過(guò)。電子在一個(gè)極板上積聚，然后從一個(gè)極板迅速連續(xù)地排出，給人的感覺就是，電流流過(guò)了分隔極板的絕緣體。

圖2 純電容性交流電路。

電容性電抗

電容中流過(guò)的電流與電容兩端電壓的變化率成正比。純電容電路中的容抗對(duì)交流電路中的電流起了阻礙作用。由于與電阻一樣，電抗的計(jì)量單位也是奧姆，因此，為了將之與純電阻值進(jìn)行區(qū)分，電抗用符號(hào)X表示。由于容抗取決于電容的值(以法拉為單位)，以及交流波形的頻率，因此可以用下列公式對(duì)其進(jìn)行表示。

該公式顯示，如果將頻率或電容值增大，則總的容抗就會(huì)減小。與理想導(dǎo)體類似，當(dāng)頻率接近于無(wú)窮大時(shí)，電容的容抗將減小到零。

(參考原文：How Capacitors Behave in AC Circuits，by Andrew Carter)

本文同步刊登于EDN Taiwan 2021年2月刊雜志