電容器是絕緣體，因此在任何包含電容器的電路中測量的電流都是自由電子從電容器的正極移動到該電容器或另一個電容器的負(fù)極的移動。電流不會流過電容器，因為電流不會流過絕緣體。當(dāng)電容器電壓等于電池電壓時，沒有電位差，電流停止流動，電容器充滿電。如果電壓升高，電子從正極板進(jìn)一步遷移到負(fù)極板會導(dǎo)致電容器上的電荷增加，電壓也更高?！　D 1 顯示了連接到電池的電容器。首次連接時，電容器不帶電，這意味著電容器兩側(cè)的自由電子數(shù)量大致相等。電容器將開始充電，電池的正極板會吸引電容器中的一些自由電子，導(dǎo)致連接的電容器板帶正電。

　　圖 1.電容器連接到電池。圖片由 Amna Ahmad 提供
　　電容器的另一塊板與電池的負(fù)極相連，將接收從電容器另一側(cè)移出的自由電子，從而帶負(fù)電。
　　時間常數(shù)
　　電容器的充電速率取決于電容和電路電阻。
　　費(fèi)用計算公式為：
　　\[Q=CV=它\]
　　由于 t = CV/I 且 R = V/I
　　所以
　　\[\tau=RC\]
　　在哪里
　　\（\tau\）= 電容器的充電時間（秒）（一個“時間常數(shù)”）
　　R = 電阻（單位：歐姆）
　　C = 電容（法拉）
　　τ是什么樣的時間？　　時間常數(shù)通常用希臘字母 tau 或 τ 表示，它是電容器充電至施加電壓的 63% 的時間。

　　圖 2.電容器充電電壓。圖片由 Amna Ahmad 提供
　　示例 1
　　一個電路由一個 100 kΩ 電阻和一個 500 ?F 電容串聯(lián)組成。電容兩端的電壓需要多長時間才能達(dá)到電源電壓的 63%？
　　\[\tau=RC=100E+3\times500E-6=50s\]
　　因此，要增加充電時間，必須增加電容或電阻。同樣，降低任一值都會減小時間常數(shù)?！　≌堊⒁猓摴讲话妷夯螂娏?。電源電壓不會影響任何給定電容器的充電時間。電源電壓加倍會使充電電流加倍，但推入電容器的電荷也會加倍，因此充電時間保持不變。繪制任何從恒定電壓充電的電容器的電壓值與時間的關(guān)系圖，會得到一條向施加電壓增加的指數(shù)曲線。

　　圖 3。電容器充電/放電。圖片由 Amna Ahmad 提供
　　將電容器放電到固定電阻會產(chǎn)生另一條指數(shù)曲線，這次會減小至零。
　　由于電流反向流動，放電電流為負(fù)值。電荷從電容器流出。
　　曲線顯示，當(dāng)電壓快速變化時（即在充電和放電開始時），電流達(dá)到最大值。
　　當(dāng)電壓穩(wěn)定時，電流為零，但從技術(shù)上講，電壓永遠(yuǎn)不會達(dá)到最大值，因為指數(shù)曲線會無限上升（電壓永遠(yuǎn)不會達(dá)到穩(wěn)定值）。
　　當(dāng)電路電阻值非常小時，會產(chǎn)生極高的電流值，充電時間可能會縮短至百萬分之一秒。根據(jù) Q = VC = IT，當(dāng)放電時間很短時，必須流過大電流。這種高放電電流可能很危險。
　　由于沒有一種電介質(zhì)是完美的絕緣體，帶電電容器會隨著電流從一個極板泄漏到另一個極板而慢慢失去電荷。然而，真正優(yōu)質(zhì)的電容器可以保持電荷很長時間?！　∫虼?，為了降低觸電風(fēng)險，許多高壓、大功率電路在電容器兩端連接了一個高值泄放電阻器，以便在大約十秒內(nèi)將電荷降低到安全限度（見圖 4）。

　　圖 4.電容充電電路。圖片由 Amna Ahmad 提供
　　通過了解電阻和電容，可以計算出電容器充電或放電至設(shè)定電壓所需的時間，可以設(shè)計一個電路以該值運(yùn)行，例如打開或關(guān)閉燈或控制電動機(jī)運(yùn)行或啟動所需的時間。
　　電容器中儲存的能量
　　當(dāng)電容器充電時，極板之間存在靜電場 。這是由于電子從正極板泵送到負(fù)極板，以及它們與對應(yīng)正離子之間的吸引力所致。存儲能量的實際值取決于電容器的容量和電壓。
　　與電感器不同，電感器必須有動態(tài)電子流（電流）才能維持其電荷，而電容器只需要存儲（靜態(tài)）電子電荷。電子和正離子之間的吸引力使電子保持在原位，并且電容器保持帶電狀態(tài)，直到漏電使電荷逸出。
　　場中存儲的實際能量值取決于施加的電壓和電容。使用以下公式確定電容器中存儲的能量：
　　\[W=\frac{1}{2}CV^{2}\]
　　示例 2
　　1 ?F 電容器由 300 V 直流電源充電。求出電容器中存儲的能量。
　　\[W=\frac{1}{2}CV^{2}=\frac{1}{2}\times1E-6\times300^{2}=0.045J(45mJ)\]
　　帶電電容器的危險
　　示例 2 中的電容器中存儲的能量值當(dāng)然很低。但是，由于端子之間的電位差為 300 V，操作員可能會受到令人不快的（甚至危險的）電擊。
　　電容器可以在電源斷開后長時間儲存??電荷。三相線電壓上使用的電容器的電荷可能超過 500 V?，F(xiàn)代開關(guān)式焊機(jī)等電路可能具有大電容器，其電荷遠(yuǎn)高于電源電壓，即使插頭從插座中拔出后仍能保持帶電。電氣工程師在處理電容器時應(yīng)始終小心謹(jǐn)慎。
　　根據(jù)實際情況，充電電容器可能會流出較大的放電電流。為了說明這一點，請考慮示例 3。
　　示例 3
　　一個 0.4 Ω 的電阻器連接在 1 μF 電容器的兩端，同時將其充電至 300 VDC。流過電容器和電阻器的電流是多少？
　　根據(jù)歐姆定律：
　　\[I=\frac{V}{R}=\frac{300}{0.4}=750A\]
　　這種電流會持續(xù)很短的時間，然后逐漸減小到很低的值。但是，如果電路或電容器不能承受這種電流沖擊，它可能會導(dǎo)致電路損壞。
　　這種電路是攝影閃光燈的基礎(chǔ)，它能產(chǎn)生幾毫秒的高電流，從而產(chǎn)生像相機(jī)閃光燈一樣的明亮電弧。電容器充電至 200-500 V，然后放電到充滿氙氣的管子中。
　　在處理電容器或在使用電容器的電路上工作之前，明智的預(yù)防措施是確保電容器已放電。小型電容器可以通過短路直接放電。不過，如果存在安全問題，較大的電容器可能需要放電（泄放）電阻器 來控制放電期間的電流值。
　　有些電路將高值“泄放”電阻永久地連接在電容器上，以確?？煽胤烹?。這尤其適用于高壓電路。
　　直流電路電容器要點
　　在直流電路中，電容器起著至關(guān)重要的作用。時間常數(shù)由電路中的電容和電阻決定，控制電容器的充電和放電行為。了解時間常數(shù)有助于分析瞬態(tài)響應(yīng)并確定電容器達(dá)到最終電壓或放電至零的速率。
　　電容器還具有儲存電能的能力，可以在需要時釋放電能。然而，必須小心與帶電電容器相關(guān)的危險，因為它們可以保留大量的電能。