刘武青先生的电容充电后质量的改变的实验，事实确凿，意义重大 (转帖)

作者:晏成和 于 2008-03-12 19:54:49.0 发表　 来自：  发送短消息

我们使用的电容很多,但对电容的作用过程却知之不多.以下是我<物理新视点>中关于电容的一节.然后再谈电容充电减重的原因.

电容 电容，顾名思义就是容电，即容纳电荷。

从绝缘起来的金属导体中移走（来）部分电子，就是使得导体容纳了电荷，移走（来）少量电子的方法可以用直流电荷，也可以用静电电荷传导。移来少量电子，物体带负电荷；移走少量电子，物体带正电荷。

导体容纳了外来的电荷也就形成了电容。

独立导体的电容Ｃ与电量Ｑ、电压Ｕ、定义为以下关系：

Ｃ＝Ｑ／Ｕ

按公式看，移走（来）电子（电荷Ｑ）越多，电容Ｃ就会越大。然而科学不仅仅是简单的分析数学公式，实验事实是：移走（来）电荷，不仅增加了电容，而且还会形成很高的静电电压，Ｕ也同时提高。移走（来）电子所占的比例越高，电压也就越高。

为什么移走（来）电子就会形成电压？金属导体中的电压是如何形成的？这是物理学的难言之隐，一直回避了100多年。

100年来，金属内自由电子导电被奉为圣典。如果金属内的电子有充分的自由，那移走（来）一些电子，应相安无事，全然无法解释形成电压的事实；如果金属内的电子没有自由，又如何解释自由电子导电？

几十年前，物理学界不敢反思自由电子，陶醉在"静电平衡"的迷惑之中，不敢坦然面对实验中的全部事实，避开一些难以说清的问题。

电容器 根据以上阐述的电压的形成以及金属导体电荷的分布的知识，我们再来讨论电容器。

电容器的结构很简单，把两个平行的金属板相互接近，就组成了最基本的电容器。（图5-1）

实验事实：把A板携带电荷，A板同时就产生了电压，把A移向原不带电的B板，A板的电压会立即下降，电容量Ｃ值增大，又可以容纳更多的电荷。

上述实验中Ａ的电荷并没有减少，电压为什么会降低，现行的教材说是因为有异号的电荷的接近。异号的电荷的接近电压降低的内在机理是什么？当今物理教材没有从物质结构来剖析电容的形成。

电容就是物质容纳了规律运转以外的电荷。物质容纳了电荷就立即产生电压，故而电容与电压直接相关，电容与静电电压相依相存，回避物质内电压的形成，电容也就无从谈起。

我们在上节已经谈到导体内电压的形成，多出（或缺少）电子的运动伴生着的非常规的电磁波，非常规的电子运动伴生的波就是金属导体的静电电压。容（纳多余）电（荷）就打破规律和平衡，就必然产生电压。

为什么把导电体Ａ移向原不带电的导体Ｂ，此时Ａ的电压会降低？为什么电容器的电容量会增大许多倍？

这是因为把导电体Ａ移向原不带电的导体Ｂ，静电感应（另专题讨论）使Ａ、Ｂ的接近处聚积着异号电荷，此时Ａ原来所携带的大部分电荷都转移到Ａ、Ｂ的接近处，并与对面Ｂ处的异号电荷面对面稳定地相互吸引着，这样导体Ａ内的其他地方非常规的电子减少，非常规的电子运动伴生的波就较少，导致了金属导体的电压降低。

原来导体Ａ所携带的大部分电荷都转移到Ａ、Ｂ的接近处，一来电压降低，二来腾出的空间又可以接纳更多的外来电荷，所以电容量增加。

实用的电容器是在两金属板之间夹上一层绝缘物质（电介质），如陶瓷、云母、塑料等。这些绝缘体是由成百上千个结构元错综结合而成的大分子聚合物，结构成分复杂，表面容易积聚电荷（摩擦容易产生静电，聚集静电就是证明）。电介质置于两金属板之间能更多的吸引两边金属板的电荷，并聚集电荷，这样金属板的电荷更多的聚集在电介质两边，非常规运动的电荷在此有了安置，于是电容器电压进一步降低，可以容纳更多的电荷--电容量增大。

再回到本节的开头，为什么电容器的特点是通交流电，阻直流电？

电容器的A、B间有间隙，是绝缘的，所以直流电电子不能通过--阻断直流电。

而交流电是电子在交流电压波的作用下作正弦振荡，不是电子在全程流动。又因为A、B间距离很近，电压波往往超出金属体之外，在很近的两板之间可以衔接，在电压波的作用下，电路两端的电子都作正弦振荡，A、B两边的电子都作同样的运动，如同导通一样，所以认为电容器没有阻断交流电。

核外电子规律运动的观点解释了物质内进入了电荷有了电容、形成电压的事实；综合解释了金属导体构成电容器的各种特性。

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作者:晏成和 于 2008-03-18 15:00:47.0 发表　 来自：  发送短消息

接２５６楼

电容充电后质量的改变

晏成和 曹铭壬

武清先生的电容充电后质量的改变的实验，事实确凿，意义重大。

在256分析了电容器充电过程中电容、电量、电压相互的微观作用，接下来我们就武清先生的实验发表一些看法。

256谈到实用的电容器是在两金属板（片）之间夹上一层绝缘的电介质。充电前金属片与电介层的原子都处于原始常态，原子间距和核外电子的运动也都处于原始平衡常态。

在电容器中充电不是引入了电荷，而是充电后使金属片内的电荷在内电场的作用下有了新的排列，充电使金属片Ａ、Ｂ的接近面聚集有大量的异号电荷，电介质的两面也聚集大量相应的异号电荷。充电后的电荷状态可简略的表示如下：

Ａ片远端：- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Ａ金属片：+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +

电介质片：- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Ｂ金属片：- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Ｂ片远端：+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +

可以看出，充电后改变了电容器物质的原始平衡状态，金属片Ａ、Ｂ接近的表面和远端分别聚集有大量的同种电荷。大家知道，自然电荷的规律是异号相吸引、同号相斥。那么，金属片表面聚集的大量同种电荷肯定会大力相斥，电荷与电荷之间必然会推开距离，斥力也会改变附近原子的核外电子的运动的原始常态。斥力排挤金属体内流浪电子，（我认为金属内没有自由电子，金属在结晶过程中会产生少量的流浪电子。）使流浪电子在充电时被排挤出了电容，电子是有质量的，这样也就带走了电容器的质量。

要验证以上猜想很简单，用一个闭环系统（蓄电池）充电。如果电容器的质量减少，而蓄电池部分的质量增加，整个系统质量基本平衡就ｏｋ了。

我们期待着武清先生的新实验。

值得提出的是武清先生的实验是继密立根（Ｍillikan）油滴实验后，人类第二次观测到电子的质量，意义重大。

如果一个电子的质量是9.11x10-28g，那么0.2mｇ将是2.22x10+23个电子发生了转移。我们感到这个数据与我们的计算还偏大，实验还有待进一步精准、完善，有待建立电容量--质量对应关系。因为电子有准确的质荷比，测定了荷就可以确定其质，我们期待该实验的重大突破，届时人类就有可能制造出以单个电子为砝码的天平。

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