电容什么时候是交流短路呢？交流短路意味着什么？

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什么是电容

电容是两块金属平板。

当两块平板存放有电荷时，形成电压u。

平板面积越大，形成相同电压时需要存放的电荷就越多。比如，同样要形成1V的电压，面积增大为2倍时，需要存放的电荷也是2倍。

描述电荷q与电压u之间的关系就是电容C，C=q/u。

当电容确定之后，电压u代表了平板上存放的电荷q的数目，两者一一对应。

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电容的工作原理

直流时，电容电压u不变，平板上电荷数量不变，导线上无电荷移动，即电流为零，等同于开路。

当电压u变化时，说明电容平板上电荷数量发生变化。u变大，平板上的电荷增多；u减小，平板上的电荷数量减少。电容上增加或者减少的电荷通过与电容连接的导线移动，从而形成电流i。因此电容的伏安关系如下：

这个伏安关系表达式包含了电容的“隔直通交，通高频阻低频”的功能特点。其意就是电压u不变则没有电流，电容电压u变了才有电流，而且是变得越快，电流i越大。

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电容电压的变化规律

电容连接的电路中通常存在电阻R，并不会直接连接电源。

因为有电阻R的存在，从E的改变到u的改变，需要经过一段时间。这个时间是RC的5倍。比如RC=1秒时，若E从3V瞬间跳变到5V，则u需要5秒才能从3V变到5V。在这个变化的过程中，导线存在非零的电流i。注意：这个时间与电源从几伏变到几伏没有关系，只与RC有关。

电容电压u的这种固定时间的延时变化，导致了在电源E非瞬间跳变，而是连续变化时，u的变化速度低于E的变化速度。比如E瞬间从3V跳变到5V时，1秒后的瞬间，电容电压u=4.26V；若E在1秒内由3V变化到5V，而电容电压u在此1秒后只变化到了3.5V（ 说明 ：3.5V非准确值，只是用来帮助理解），而不是4.26V。

若电源E变换的快，则电容电压u变化的慢。比如电源电压E在0.5秒内由3V变到5V，则电容电压u在此0.5秒只变化到3.1V（ 说明 ：3.1V也不是准确值，只是用来帮助理解）。

当电源E变化的更快时，电容电压u的变化幅度更小。

电源电压E变化的足够快，即频率足够高时，电容电压u基本上不变，但导线上有电荷在移动，即两侧导线上电流不为零，这就是电容的交流短路。

交流短路特征：

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电容交流短路在教学中的应用范例

电容在电路中可以串联，也可以并联。根据其应用环境不同，可以起到不同的效果，因此就有了很多名称，比如耦合电路，滤波电容，旁路电容等。

我们下面给出的范例仅针对教学时涉及到交流短路情况。

范例1：区分交直流电压

图a电路中，电容开路，i=0，uR=0V，电容电压u=3V。

图b电路中，若频率ω足够高，电容相当于交流短路，则u=0V，uR=e=sinωt，i=(sinωt)/R。

图c电路中，若频率ω足够高，电容相当于交流短路，则u=3V，uR=e=sinωt，i=(sinωt)/R。

串联的电容C在交流短路时，将直流电压截留下来，而将交流电压交给其他元件，也就是分拣交、直流电压。

此种情况在三极管的阻容耦合电路电路中常见。

上图为三极管的共射放大电路，电容C1与C2均为交流短路状态。

三极管的集电极（ C点）的电位是在某个直流电压的附近波动，等同于直流电压和交流电压的叠加，故工作情形与图c一致。C2是直流电压，RL是交流电压。

范例2：区分交直流电流

上图中的电容CE与电阻RE并联，则对直流而言，CE相当于开路，RE有直流电流；对交流而言，若CE交流短路（即Xc＜＜RE），则交流电流从CE流过，RE上没有交流电流。

并联的电容C在交流短路时，将交、直流电流区分开来。

范例3：将交流信号叠加在直流信号上

仍以三极管的共射放大电路为例，电容C1为交流短路状态。

当输入电压ui=0V时，基极B点电位VB约为0.7V（硅管），即电容电压为0.7V，右正左负。

当输入电压ui≠0V时，因 C1交流短路，故其电压保持不变，仍为0.7V（硅管）。当输入电压ui变化时，基极B点电位VB亦变化相同数值。例如：ui为+0.01V，则VB=0.71V；若ui=-0.01V，则VB=0.69V，电容电压始终保持为0.7V。

电容C1交流短路时，电容C1左端电位（即ui）在+0.1与-0.1之间按照正弦规律变化，而C1右端B点电位在0.71与0.69之间按照正弦规律变化，波形如下两图所示。

，

也就是说，通过电容C1的交流短路，将交流输入信号ui叠加在B点的直流电位上，这种方式称为阻容耦合。

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工程中的交流短路

我们知道，两点之间短路，可以用阻抗为零来表示。交流短路，也可以用阻抗为零来表示，但是这个阻抗是指交流阻抗。

电容在交流电路中用容抗Xc=1/ωc，单位也是欧姆。

容抗Xc=0，意味着电容C=∞，或者频率ω=∞，而这两种情况在现实中并不存在。

但是在实际工作中发现，如果Xc远小于与其串联或者并联的电阻时，电容相当于交流短路。因此在工程中，当电容容抗Xc远小于与其串联或者并联的电阻时，认为电容处于交流短路状态。

所谓远小于，是指容抗Xc小于电阻R的十分之一。