问题

你在最后写：

由于电容取决于板面积介电材料和距离，因此在开路中使用两根点线时，电容会变得非常小但非零。如果是这样，那么电容器的电压可以从左到右板传递，但在开路中却不能。是否有一些任意电容超出了您在现实世界中看到的耦合，也许？

电子产品在模型级别上运行，该级别高于您的问题所在的位置。

你的问题就像问为什么4 乘以 5是20。大多数答案将围绕这样的想法形成：加起来 4、5 次，等于 20或加起来 5、4 次，等于 20。除非您向此类问题的专家（即抽象数学家）提出该问题，否则任何答案都不会深入。

电子，在大多数试图获得它的水平上，假设某些想法已经到位。虽然它们在所需的水平上足够真实，但当你问它们为什么它们是这样时，它们就会变成循环论证。您的问题需要由此类问题的专家（即实验物理学家）处理。

所以这真的不是正确的地方，除非你有幸在这里找到一个。我不是一个。所以我尝试写的任何东西都将建立在我相信我已经正确获得但可能没有的想法之上。不要相信我写的任何东西，但如果有的话，只是用它来帮助你更好地塑造你自己的问题。

思想实验

假设这样的实验设置：

（单击它可以放大。）

在这里，右侧有一台小型机器，我们用放射性 β 发射器（发射电子）在小金属板的表面上涂漆。我们已经设法以某种方式设计了两个小金属板（未显示） ) 以便发射的电子完全被与涂漆的板相对的板吸收。该机器还包括一个开关，该开关最初将关闭一段时间，以使电容器充电到某个加速电压。

（出于这些目的，我们假设板块可以神秘地分开，或者保持固定的间距，或者进行调整，以便可以在不失去方向的情况下改变间距。这个假设有两个原因。第一个是加速极板之间的电压可能会使极板相互加速，我们需要防止这种情况发生。第二个是我们需要能够在下面的这个实验过程中调整它们的间距。）

随着这些 β 粒子在我们机器内部的相反表面上积聚，它们会扩散到非放射性板中。因为在这个思想实验中它是一种金属，所以非放射性极板、通过闭合开关的导体和电容器左极板体积内的所有电荷将作为一个单元分布（通过排斥）均匀分布，除了非常微小的多余表面电荷（因为表面附近的电荷不再从各个方向平等地排斥。）所以左电容器板的表面，通向它的导线，开关本身，和我们机器中的非放射性板都将携带与加速电压概念相关的净负表面电荷。

同时，由于放射性板正在失去 β 粒子，它同样获得了净正电荷。同样的规则也适用于这里，因此右电容器板的表面、连接到它的导线和机器中的放射性板都将携带净正表面电荷，这与加速的想法类似。电压。

我们可以通过调整上述实验来测量这个加速电压，以便我们对其进行观察。我们可以在正极电容器板的表面涂上一层荧光粉，当电子撞击它时会发光，这样光强度与电子撞击它时释放的能量成正比。我们不需要知道这种荧光粉是如何工作的。原则上，接受这种磷光体的存在就足够了。

此外，我们还“校准”了我们的磷光体，分别制造了一种特殊的枪，该枪可以发射“一个库仑”电荷，具有已知质量\$m_c\$和已知速度\$v_c\$ . 我们可以使用\$K=\frac12 m_c\cdot v_c^2\$来计算子弹的动能。我们已经使用这把枪并向磷光体发射了足够多的子弹，当来自其他机制（我们的思想实验）的重复子弹击中磷光体时，我们可以检测到。我不是在这里建议我们可以测量不同的子弹能量。只有我们才能检测到这种特殊的子弹能量是否发生。

在某个时间点，我们打开开关并在机器内的小板之间插入一个完美的 β-吸收剂，我们现在注入并释放恰好一库仑的电荷（我们学习了如何制作一库仑子弹枪）就在负极电容器板的表面。（我们聘请了一位实验物理学家来设计细节。）

该电荷将被负表面电荷排斥（板的面积足够大，注入的电荷“看到”表面有效地延伸到远离它的无限远）并直接加速朝向正电容器板处的正表面电荷。当它撞击该板时，荧光粉将对撞击做出反应。

我们可以检测到何时接收到相同的光脉冲，使其与我们已知的用于校准实验的枪弹相匹配。当注入的库仑电荷撞击荧光粉时，调整板间距直到我们检测到来自荧光粉的完全相同的脉冲。

一旦完成，我们就可以测量实现这一目标的板之间的最终调整距离\$d\$ 。由于我们知道动能\$K\$必须与我们的子弹相同，现在，我们可以找到加速力使得\$a=\frac{K}{d}=\frac{m_c\,\ cdot\, v_c^2}{2\,\cdot\,d}\$。这种力就像地球表面的重力。它是恒定的（出于实验目的）并且永远存在。

现在我们只有一件事要做。我们用另一个术语来定义这个由实验确定的加速力，电压，其中\$V\propto a=\frac{K}{d}=\frac{m_c\,\cdot\, v_c^2}{2\,\cdot \,d}\$。我们可以说\$V= \lambda\cdot \frac{m_c\,\cdot\, v_c^2}{2\,\cdot\,d}\$，其中\$\lambda\$是一些与我们的实验装置。

因此，电压等同于在地球上建立势能的因素。

概括

还有其他细节要问。

例如，在这个实验中，当子弹被注射和释放时，板本身会发生什么？显然，该电荷被正极板吸收，这可能会改变下一颗子弹的加速电压。但是我们可以通过重新连接开关来修复该错误，直到我们检测到相同的子弹能量。事实上，我们可以将实验安排为闭环实验，这样我们就可以一遍又一遍地打开和关闭开关，这样我们的子弹每次都能提供完全相同的冲击力。

或者，如果我们必须将电容器的极板分开很长的距离，以至于它需要一光分钟的分离距离怎么办？在这种情况下，我们可以假设在释放带电子弹之前，正极板的电荷已经有足够的时间在负极板附近被感觉到，并且远离负极板的加速度将立即开始朝向正极板，只是像之前一样。然而，我们实验的闭环性质现在会改变。我们需要“时间”来“检测”到达子弹的能量，然后控制开关进行调整。机器中“产生”的电荷也需要“时间”才能扩散出去并均匀地分布到相距如此远的板上。当这些电荷最终充分扩散时，正极板上的变化需要一段时间才能在负极板上“感觉到”。这些延迟的反应时间就是所谓的磁性以及什么定义了磁场的影响。麦克斯韦方程是经典的、早于爱因斯坦的方程，不考虑狭义或广义相对论。因此，需要观察磁场效应，以使事物恢复与实验观察的一致性。

假设您断开机器与电容器的连接，一旦系统被校准，那么极板之间就有这个固定的加速电压。（我们假设负极板和正极板上的电荷量与子弹的电荷相比非常大，以便再释放一个。）我们现在要移动板以改变它们的间距，然后释放另一个子弹。将板块进一步分开需要工作，如果我们将板块移得更近，我们就会得到工作。但无论哪种方式，我们都可以做到这一点。问题是，当子弹再次被释放时会发生什么？

我们将像以前一样观察到完全相同的光脉冲。这是因为，虽然我们改变了加速度本身，但改变的距离也改变了实验的\$\lambda\$值，使得加速子弹的能量在观察时保持不变。由于这个观察到的事实，电压的概念是一个有用的概念。（在不同的宇宙中，它可能没有那么有用。）

现在，让我们回到你的问题。假设我们在相对板上有任何具有任何特定电荷的特定电容器（保持它们相等和相反，以避免比现在更多地引出这个问题）。这为我们定义了一个加速电压。如果将一个板连接到驱动源（根据定义，电压只有在两个金属板之间才有意义，因此它本身必须在其他地方有自己的“分离板”），板之间的电荷不会改变. 因此板之间的加速电压不会改变（您仍然可以将子弹放在它们之间并观察相同的光脉冲。）因此电容器的断开侧和电压源的隐藏板之间的电压必须自身当源的微分改变时改变。

这里不需要电流。（当然，直到我们决定释放一颗子弹。）但是现在，如果您以某种方式安排这个新实验，以便您可以释放另一个电荷子弹，使其从电容器的断开板加速到源的隐藏板，那么如果源电压不为零，您会发现不同的荧光粉能量释放。

改变环境以使您拥有“方波”仅意味着电压源具有两种不同的存在状态。但这并没有改变对结果的看法。当且仅当您执行了在源的两种不同状态中的每一种中释放这些子弹的实验时，您才会在电容器的相反断开端看到方波以及电容器上的任何电压。即便如此，您也只能将这与这两种不同的能量释放进行比较，或者与在电容器处测量的能量释放进行比较。你不会有一个绝对值。

我们用于不同加速条件的绝对值来自化学。不过，这些值实际上只是另一个相对测量值。例如，标准电极电位可以通过实验确定。对我们来说幸运的是，化学电池能够（通过最终归结为量子行为）维持两块金属板之间的固定电位差。

额外的思考

是伽利略首先意识到（据我们所知——请记住，伽利略写了很多，并且曾经是一个自我推销者）一个质量球将继续以相同的速度在平面上滚动，直到永远以相同的速度和方向。

早些时候，没有人想到这个想法。但它是从他正在计时和测量滚下倾斜木槽的球的速度的实验中得出的。他发现当他努力塑造和打磨他的波谷时，似乎没有一个角度不会让球滚动。他发现球静止不动的唯一原因是他的低谷中有一些缺陷，而不是其他原因。通过投影，他可以“看到”这一切指向他的地方。他写出来告诉世界。

假设宇宙中的一个点质量只有一个点质量。速度的含义是什么？加速是什么意思？它有一个吗？你能测量它吗？宇宙本身是否是某种固定的时空，它根植于更深的下方，我们可以在其上测量速度或加速度的绝对值？（不，宇宙并不植根于其他东西，在这种情况下，这个问题没有任何意义。你也无法观察到任何狭义或广义相对论，它们本身只是从宇宙中得出的。相互作用的粒子和力的存在。）

现在假设您决定将该点质量分成两个以固定间距放置的点质量。我们可以检测到有两个点。但是我们可以测量它们之间的距离吗？我们真正能做的就是以拓扑方式说它们与单点不同。它们之间的距离是无法测量的，因为我们没有参考。

我们需要在这个宇宙中的第三个点来发展可测量距离的概念。我们只能从测量一个距离与另一个距离的比率开始。

这与刚刚在电容器实验中所做的没有什么不同，当时添加了连接到电容器一侧的电压源的想法。在电容器的情况下，我们不能仅用电容器的两个极板来测量绝对电压的概念。我们可以测量光脉冲的存在并不断调整实验，从而检测到脉冲。但在出现第三个盘子之前，我们无法将其与其他任何东西进行比较。（这是电压源的隐藏板。）不过，一旦第三个板存在，我们就可以开始进行相对测量，说“这是如此如此多的倍数​​”。

所以你的问题实际上是一个很好的问题。

当我在学校时（大约 1980 年），我们使用金箔验电器进行了许多实验，我发现它在直观的层面上非常有用，如果这对你有用，我建议你跟进。在那些日子里，它是这样描述的：你在第一个电容器板上施加一个正电压，这具有将一些电子从板中吸引出来的效果。电子正在移出，但没有任何东西进入，因此该板带正电并从第二个板上吸引电子。这些不能跳过间隙（实际上少数会，但我们试图忽略这些），因此它们聚集在靠近第一个盘子的第二个盘子的一侧，留下盘子的其余部分（大概是电线连接到它）缺少电子，因此带正电。如果您提供电子源，例如用手指触摸导线，一些电子将流入第二块板以恢复正常平衡（板中每个质子对应 1 个电子）。等等——如果你能拿到验电器，你可以用它做很多派对技巧。

其中一个电容器端是浮动的，因此没有完整的电路供电流流动，因此没有电荷积聚。所以电容器端子上总是有 0V。

因此，如果左端子通过某个方波或其他信号设置为某个电压，则右端子也将具有相同的电压，因为电容器上总是有 0V 并且无法充电。

在第一张图片中，电容器右侧的开路可以被认为是一个非常大的电阻。随着电容器左极板电压的升高，通过这个非常大的电阻的电流（电容器充电电流）等于 Vout/（非常大的电阻）。因此充电电流可以忽略不计，电容器几乎不充电，右侧极板名义上保持与左侧极板相同的电压。由于电容器具有很大的电容，因此需要很大的电流来对其充电并在极板之间产生电压差。

在第三幅图中，两根导线之间的电容可以忽略不计，因此当左侧导线的电压升高时，几乎不需要电流来为可忽略的电容充电，并且连接在右侧导线和 0V 之间的电压表的非常高的输入阻抗为足以将右手线保持在 0V。

重要的是要认识到在电容器的极板之间没有传导电流（除了非常微小的泄漏电流）流动。当电流为电容器充电时，正电荷流入一个板上并从另一板流出。放电过程相反。因此，电容器两条引线中的电流大小必须始终彼此相等，一进一出或一出一进。我使用常规电流（正电荷）来描述充电动作，而不是比电子流更直观，因为我认为它更容易理解。

即使是交流信号，与普遍的看法相反，电容器板之间实际上没有传导电流（除了微小的泄漏电流）。在交流的情况下实际发生的是电容器引线中的电流不断改变方向并对电容器进行充电和放电（两个电流值相等并且始终一进一出）。电容器在每个循环中实际充电和放电的量取决于充电电流的大小、电容器的大小和频率。