Почему импульсный постоянный ток проходит через конденсатор?

Ноль вольт не означает нулевой ток. Предположим, ваша схема выглядит так:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Когда выключатель включается (подключается к 10В), ток течет вправо и заряжает конденсатор до 10В. Как только это произойдет, ток остановится*. Когда переключатель выключается (подключается к земле/0 В), ток течет влево и разряжает конденсатор. (Конденсатор действует как источник напряжения.) Ток прекращается, когда конденсатор достигает 0 В.

Краткая версия: импульсный постоянный ток на самом деле является переменным.

* Заряд и разряд на самом деле являются экспоненциальным спадом, поэтому математически ток никогда не останавливается. Он асимптотически приближается к нулю со скоростью, определяемой сопротивлением и емкостью.

Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно — на это требуется некоторое время, определяемое емкостью и сопротивлением в цепи.

Если импульсы в вашем импульсном постоянном токе достаточно короткие относительно постоянной времени цепи, то напряжение на конденсаторе не успеет существенно измениться за время импульса (конденсатор будет очень мало заряжаться или разряжаться), поэтому на выходе меняется напряжение сторона конденсатора будет точно следовать изменениям напряжения на входной стороне. Следовательно, будет казаться, что импульсы постоянного тока прошли через конденсатор.

Этот эффект используется, среди прочего, в «конденсаторах связи» в аналоговых схемах.

Я думаю, это станет намного яснее, если вы посмотрите на это в частотной области.

Полное сопротивление конденсатора равно

Пока все хорошо: при частоте 0 Гц импеданс уходит в бесконечность ( а то и одиннадцать )

Но какой сигнал вы подаете? Прямоугольный импульс:

Изображение взято с: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rectangular_function.svg

Преобразование Фурье импульса таково, где x - частота$\omega$:

Изображение взято с: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sinc_function_%28normalized%29.svg

Я думаю, что это позволяет легко увидеть, что в сигнале есть компоненты с частотами, отличными от 0 Гц, и это означает, что импеданс не бесконечен, следовательно, течет ток.

Предположим, что вы отправляете повторяющиеся прямоугольные импульсы с частотой$f$к конденсатору, как показано ниже.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Вы не отправляете ни одной синусоиды на частоте$f$. Но синусоиды на частотах$f$,$3f$,$5f$,$7f$,$9f$, ...

Если гарантировать, что синусоидальная с частотой$f$может пройти через конденсатор без искажений (т.е.;$\frac{1}{2\pi f C}\ \!\! << \!\! R$), остальные пройдут еще проще. Вот как импульсы постоянного тока проходят через конденсатор в правильной схеме.

Ваше утверждение о том, что «носители заряда не меняют направление, не соответствует действительности. Чтобы вы могли увидеть это более четко, используйте батарею на 5 В и подключите источник постоянного тока, который обеспечивает + и - 5 В. Когда источник питания обеспечивает + 5 В, общая сумма будет быть 10 В, а когда источник питания обеспечивает -5 В, общее значение будет 0 В. С точки зрения конденсатора он видит изменение сигнала с 10 В на 0 В, на 10 В ... и т. д., но с точки зрения батареи 5 В , он обеспечивает смещение 5 В и сигнал переменного тока, который изменяется от + 5 В до -5 В.