電容器的作用：儲存電荷的容器

從電容器的名稱上可以看出，它是一種電的“容器”，具體地說，是一種儲存電荷的“容器”。盡管電容器品種繁多，形態各異，但它們的基本結構是相同的。廣義地說
，兩片相距很近的金屬板(或金屬薄膜)中間被絕緣的物質(固體
、氣體或液體)所(suo)隔(ge)開(kai)
，就(jiu)構(gou)成(cheng)了(le)電(dian)容(rong)器(qi)。兩(liang)片(pian)金(jin)屬(shu)板(ban)稱(cheng)為(wei)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)極(ji)板(ban)，中(zhong)間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)物(wu)質(zhi)叫(jiao)做(zuo)介(jie)質(zhi)。電(dian)容(rong)器(qi)儲(chu)存(cun)電(dian)荷(he)的(de)過(guo)程(cheng)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)說(shuo)明(ming)。把(ba)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)兩(liang)個(ge)極(ji)板(ban)分(fen)別(bie)接(jie)在(zai)幹(gan)電(dian)池(chi)的(de)正(zheng)、負極上，由於幹電池的正極帶正電，將吸引與它相連的極板上帶負電的自由電子
，使這塊極板因失去了負電荷而帶正電
；幹gan電dian池chi的de負fu極ji帶dai負fu電dian，它ta會hui把ba帶dai負fu電dian的de自zi由you電dian子zi推tui斥chi到dao與yu它ta相xiang連lian的de極ji板ban上shang，這zhe塊kuai極ji板ban因yin獲huo得de負fu電dian荷he而er帶dai負fu電dian。由you於yu兩liang片pian極ji板ban麵mian積ji較jiao大da，距ju離li很hen近jin，正zheng
、fudianhezhijianyouzhejiaoqiangdexiyinli
，zheshi，jishibagandianchiduankai
，liangpianjibanshangdedianherengranhuibaoliuxialai，zhejiuxiangdangyudianrongqichucunledianhe。zhidezhuyideshi，suizhedianrongqijibanshangzheng
、負電荷的積累，兩極板之間也就建立起電壓，積蓄起電能
，這個過程稱為電容器的充電過程。

電容器的充放電過程

當電容器接通電源以後,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, 正極由於失去負電荷而帶正電, 負 極由於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,由於同性電荷的排斥作用,所以開始電流最大,以後逐漸減小,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 等於電源電 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.


怎樣衡量電容器容量的大小

電容器既然是一種儲存電荷的“容器”，就必然會有個“容量”大(da)小(xiao)的(de)問(wen)題(ti)。為(wei)了(le)衡(heng)量(liang)電(dian)容(rong)器(qi)儲(chu)存(cun)電(dian)荷(he)的(de)能(neng)力(li)，於(yu)是(shi)確(que)定(ding)了(le)電(dian)容(rong)量(liang)這(zhe)個(ge)物(wu)理(li)量(liang)。大(da)家(jia)知(zhi)道(dao)，電(dian)容(rong)器(qi)必(bi)須(xu)在(zai)外(wai)加(jia)電(dian)壓(ya)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)才(cai)能(neng)儲(chu)存(cun)電(dian)荷(he)。不(bu)同(tong)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)在(zai)電(dian)壓(ya)作(zuo)用(yong)下(xia)儲(chu)存(cun)的(de)電(dian)荷(he)量(liang)也(ye)可(ke)能(neng)很(hen)不(bu)相(xiang)同(tong)。為(wei)此(ci)國(guo)際(ji)上(shang)統(tong)一(yi)規(gui)定(ding)
，給(gei)電(dian)容(rong)器(qi)外(wai)加(jia)1伏特直流電壓時
，它所能儲存的電荷量，為該電容器的電容量
，用字母C表示。電容量的基本單位為法拉。在1伏特直流電壓作用下，如果電容器儲存的電荷為1庫侖
，電容量就被定為1 法拉
，法拉用符號F表示。在實際應用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多
，常用較小的單位，如微法(μF)

、皮法(pF)等，它們的關係是：1微法等於百萬分之一法拉

；1皮法等於百萬分之一微法
，即

1法拉(F)=1000000微法(μF)

1微法(μF)=1000000皮法(pF)

衡量充放電時間長短的指標—時間常數

如果電容器的電容量C一定，電阻R越大，充電電流就越小，充電時間也就越長
；如果電阻R一定，電容量 C越大，電容器充滿電所需要的電荷就越多
，充電時間也就越長。顯然，電容量C和電阻值R是決定電容器充電快慢的兩個主要因素
，與電源電壓無關。人們把RC 電路中電阻R與電容量C的乘積，稱為RC充(放)電回路的時間常數
，用希臘字母τ表示，它的單位是秒，即τ=RC(秒)、從RC 電路中電容器開始放電瞬間起
，經過3τ時間，電容器兩端的電壓可以充到電源電壓的95％，經過5τ時間，上升到電源電壓的99.3％。於是，在電路分析與計算中，將RC電路的充(放)電時間取為5τ。比如電容器的電容量C=4000微法，小燈泡的電阻R=60歐姆
，可以算出回路的時間常數 τ=0.24秒。充電或放電所經曆的時間大致需要5τ
，也就是1.2秒。

交流電為什麼能夠通過電容器

在電子電路中，電容器常被用作耦合、旁路、濾波等，都是利用它“隔直流，傳交流”的特性。為什麼交流信號可以順利地“通過”電容器，又可靠地隔斷直流電流呢?把交流電往複變化的一個周期分成4段：在0－1段，電壓從零值向最大值連續增長
；在1－2段，電壓從最大值連續減小到零；2－3段


，電壓從零值向負的最大值連續增長
；3－4段duan
，電dian壓ya從cong負fu的de最zui大da值zhi連lian續xu減jian小xiao到dao零ling。顯xian然ran，正zheng弦xian波bo交jiao流liu電dian不bu僅jin方fang向xiang往wang複fu交jiao變bian，它ta的de大da小xiao也ye在zai每mei時shi每mei刻ke發fa生sheng著zhe變bian化hua。把ba電dian容rong器qi接jie在zai交jiao流liu電dian源yuan上shang，當dang電dian壓ya處chu於yu正zheng向xiang或huo負fu向xiang增zeng長chang階jie段duan
，電dian容rong器qi連lian續xu充chong電dian；當電壓正、fuzuidazhixianglingzhijianxiaojieduan，dianrongqilianxufangdian。zheyang，dianluzhongjiuhuiliuguoyuzhengxianbodianyabianhuaguilvyizhidechongdiandianliuhefangdiandianliu

，suirandianrongqidejiezhibingbudaodian，querutongjiaoliudian“通過”電容器一樣，在正弦交流電壓的作用下，產生了正弦交流電流。