1.

 

 

 

 

譬如說,用一條流量是 I (每單位時間立方米) 的水喉去注滿一容量是 L 立方米的水桶,會花多少時間? 明顯的,時間就是 L/I。 水流速度慢或水桶很大,所花的時間就會很長。

充電電路中,電流反比於電阻 (I ~ V/R)。 在電壓 V 之下,電容可盛滿的電荷是 Q = CV。用流量 V/R 的水喉去注滿容量是 CV 的水桶,時間 t = CV/(V/R) = RC

實際所花的時間比 RC 會長一些,因為電流 V/R 只是整個過程的最大電流值。

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

首先要明白電流發生的經過。

電池的功用是在導線內產生一個電場(electric field)。

電容中間(真空或介質)也可以建立電場。所以,電場由電池的正極開始,直至到達負極,充塞整條導線。

導線內有大量的自由電子。自由電子受電場 (F = qE) 的作用,它們『橫衝直撞』緩慢地游向電場的相反方向。 這就是電流。

電荷在電容兩端聚集,結果是這些電荷也會建立一個反方向的電場。到最後,電池的電場和電容的電場互相抵消,這時,電流就消失了。

電流的出現是電場的作用,是解答像『電容中間斷開,電子如何流過去』的問題的要點。

一個沒有電容,沒有關上的電路其實在之前也曾出現過短暫的電流(transient current)。沒有關上的『開關』(switch) 其實就是一個電容值非常小的電容,短暫電流真是非常『短暫』而已。

若同學問,一個沒有關上的電路,電子未從電池『出門』,如何得知『此路不通』?

你會如何解答?

3.

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簡單而言,這是由電流計的反應遲緩造成。

閉上開關後,電流是由零突然升至 0.6 mA。但傳統的動圈電流計不可能在無限短時間內即轉向此讀數。當指針轉動時,電流已下跌了不少。

指針會上升至某個較低的值就會回頭下跌。這個較低的值是由指針的典型反應時間(typical response time) 和 RC 去決定。當指針的反應時間 << RC,讀數才接近公式所描述的變化。

 

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a. 把原圖(左)改為右圖的樣式。

b. 可移走 C'。原因是線路的對稱,C'的兩極不可存在電位差,它沒有電荷。

c. 之後的線路很簡單。 AB 之間的等效電容是 2C,其中 C 是原每一電容的電容值。