電容器充電和放電的原理是什么

　　當電容器接通電源以后，在電場力的作用下，與電源正極相接電容器極板的 自由電子將經過電源移到與電源負極相接的極板下，正極由于失去負電荷而帶正電，負 極由于獲得負電荷而帶負電，正，負極板所帶電荷大小相等，符號相反，見圖。電荷定 向移動形成電流，由于同性電荷的排斥作用，所以開始電流最大，以后逐漸減小，在電 荷移動過程中，電容器極板儲存的電荷不斷增加，電容器兩極板間電壓 UC 等于電源電 壓 U 時電荷停止移動，電流 I=0，

　　：開關閉合，通過導線的連接作用，電容器正負極板電荷中和掉。當 K 閉合時，電容器 C 正極正電荷可以移動 負極上中和掉，負極負電荷也可以移到正極中和掉，電荷逐漸減少，表現電流減小，電 壓也 逐漸減小為零。

　　上圖為電容器充、放電實驗電路，其中C大容量（儲存電荷多）未充電的電容器，E為內阻很小的直流電源，HL為小燈泡。

　　電容器的充電和放電的原理圖

　　電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。在有需要的時候，電容能夠把儲存的能量釋出至電路。電容由兩塊導電的平行板構成，在板之間填充上絕緣物質或介電物質。圖1和圖2分別是電容的基本結構和符號。

　　當電容連接到一電源是直流電 （DC） 的電路時，在特定的情況下，有兩個過程會發生，分別是電容的 “充電” 和 “放電”。

　　電容器原理——充電過程

　　充電過程即是電容器存儲電荷的過程，當電容器與直流電源接通后，與電源正極相連的金屬極板上的電荷便會在電場力的作用下，向與電源負極相連的金屬極板跑去，使得與電源正極相連的金屬極板失去電荷帶正電，與電源負極相連的金屬極板得到電荷帶負電（兩金屬極板所帶電荷大小相等，符號相反），電容器開始充電。

　　在電路中，電荷的移動形成電流，由于同性電荷的排斥作用，使得電荷移動剛開始時，電流最大，之后逐漸減小;而電容器帶電量在電荷移動開始最小，為零，在電荷移動過程中，帶電量逐漸增加，兩金屬極板間電壓逐漸增大，當其增大至與電源電壓相等時，充電完畢，電流減小為零。

　　若電容與直流電源相接，見圖3，電路中有電流流通。兩塊板會分別獲得數量相等的相反電荷，此時電容正在充電，其兩端的電位差vc逐漸增大。一旦電容兩端電壓vc增大至與電源電壓V相等時，vc = V，電容充電完畢，電路中再沒有電流流動，而電容的充電過程完成。

　　由于電容充電過程完成后，就沒有電流流過電容器，所以在直流電路中，電容可等效為開路或R = ∞，電容上的電壓vc不能突變。

　　電容器原理——放電過程

　　放電過程即是電容器釋放存儲電荷的過程，當充電完畢的電容器位于一個無電源的閉合通路中時，帶負電的金屬極板上的電荷便會在電場力的作用下，向帶正電的金屬極板上跑去，使得正負電荷中和掉，電容器開始放電。

　　在電路中，電荷的移動形成電流，由于異性電荷的吸引作用，使得在放電過程剛開始時，電流最大，之后逐漸減小;電容器帶電量在放電過程開始時最大，之后也逐漸減少，當帶電量減小為零時，放電完畢，電流減小為零。

　　由于電容器充電完畢后，電路中沒有電流流過，因此電容可起到隔直流的作用，在直流電路中，可將其看作開路。

　　當切斷電容和電源的連接后，電容通過電阻RD進行放電，兩塊板之間的電壓將會逐漸下降為零，vc = 0，見圖4。

　　在圖3和圖4中，RC和RD的電阻值分別影響電容的充電和放電速度。

　　電阻值R和電容值C的乘積被稱為時間常數τ，這個常數描述電容的充電和放電速度，見圖5。

　　電容值或電阻值愈小，時間常數也愈小，電容的充電和放電速度就愈快，反之亦然。

　　電容幾乎存在于所有電子電路中，它可以作為“快速電池”使用。如在照相機的閃光燈中，電容作為儲能元件，在閃光的瞬間快速釋放能量。