電容器是絕緣體，因此在任何包含電容器的電路中測(cè)量的電流都是自由電子從電容器的正極移動(dòng)到該電容器或另一個(gè)電容器的負(fù)極的移動(dòng)。電流不會(huì)流過(guò)電容器，因?yàn)殡娏鞑粫?huì)流過(guò)絕緣體。當(dāng)電容器電壓等于電池電壓時(shí)，沒(méi)有電位差，電流停止流動(dòng)，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(huì)導(dǎo)致電容器上的電荷增加，電壓也更高。　　圖 1 顯示了連接到電池的電容器。首次連接時(shí)，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(kāi)始充電，電池的正極板會(huì)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(shí)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(jì)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(shí)間（秒）（一個(gè)“時(shí)間常數(shù)”）
　　R = 電阻（單位：歐姆）
　　C = 電容（法拉）
　　τ是什么樣的時(shí)間？　　時(shí)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(shí)間。

　　圖 2.電容器充電電壓。圖片由 Amna Ahmad 提供
　　示例 1
　　一個(gè)電路由一個(gè) 100 kΩ 電阻和一個(gè) 500 ?F 電容串聯(lián)組成。電容兩端的電壓需要多長(zhǎng)時(shí)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(shí)間，必須增加電容或電阻。同樣，降低任一值都會(huì)減小時(shí)間常數(shù)。　　請(qǐng)注意，該公式不包括電壓或電流。電源電壓不會(huì)影響任何給定電容器的充電時(shí)間。電源電壓加倍會(huì)使充電電流加倍，但推入電容器的電荷也會(huì)加倍，因此充電時(shí)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(shí)間的關(guān)系圖，會(huì)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(huì)產(chǎn)生另一條指數(shù)曲線，這次會(huì)減小至零。
　　由于電流反向流動(dòng)，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(shí)（即在充電和放電開(kāi)始時(shí)），電流達(dá)到最大值。
　　當(dāng)電壓穩(wěn)定時(shí)，電流為零，但從技術(shù)上講，電壓永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到最大值，因?yàn)橹笖?shù)曲線會(huì)無(wú)限上升（電壓永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到穩(wěn)定值）。
　　當(dāng)電路電阻值非常小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極高的電流值，充電時(shí)間可能會(huì)縮短至百萬(wàn)分之一秒。根據(jù) Q = VC = IT，當(dāng)放電時(shí)間很短時(shí)，必須流過(guò)大電流。這種高放電電流可能很危險(xiǎn)。
　　由于沒(méi)有一種電介質(zhì)是完美的絕緣體，帶電電容器會(huì)隨著電流從一個(gè)極板泄漏到另一個(gè)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(zhǎng)時(shí)間。　　因此，為了降低觸電風(fēng)險(xiǎn)，許多高壓、大功率電路在電容器兩端連接了一個(gè)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(jiàn)圖 4）。

　　圖 4.電容充電電路。圖片由 Amna Ahmad 提供
　　通過(guò)了解電阻和電容，可以計(jì)算出電容器充電或放電至設(shè)定電壓所需的時(shí)間，可以設(shè)計(jì)一個(gè)電路以該值運(yùn)行，例如打開(kāi)或關(guān)閉燈或控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行或啟動(dòng)所需的時(shí)間。
　　電容器中儲(chǔ)存的能量
　　當(dāng)電容器充電時(shí)，極板之間存在靜電場(chǎng) 。這是由于電子從正極板泵送到負(fù)極板，以及它們與對(duì)應(yīng)正離子之間的吸引力所致。存儲(chǔ)能量的實(shí)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(dòng)態(tài)電子流（電流）才能維持其電荷，而電容器只需要存儲(chǔ)（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(chǎng)中存儲(chǔ)的實(shí)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(chǔ)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(chǔ)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(xiǎn)
　　示例 2 中的電容器中存儲(chǔ)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(huì)受到令人不快的（甚至危險(xiǎn)的）電擊。
　　電容器可以在電源斷開(kāi)后長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存??電荷。三相線電壓上使用的電容器的電荷可能超過(guò) 500 V。現(xiàn)代開(kāi)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(shí)應(yīng)始終小心謹(jǐn)慎。
　　根據(jù)實(shí)際情況，充電電容器可能會(huì)流出較大的放電電流。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，請(qǐng)考慮示例 3。
　　示例 3
　　一個(gè) 0.4 Ω 的電阻器連接在 1 μF 電容器的兩端，同時(shí)將其充電至 300 VDC。流過(guò)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(huì)持續(xù)很短的時(shí)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(huì)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(guò)短路直接放電。不過(guò)，如果存在安全問(wèn)題，較大的電容器可能需要放電（泄放）電阻器 來(lái)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，以確保可控放電。這尤其適用于高壓電路。
　　直流電路電容器要點(diǎn)
　　在直流電路中，電容器起著至關(guān)重要的作用。時(shí)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(shí)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(chǔ)存電能的能力，可以在需要時(shí)釋放電能。然而，必須小心與帶電電容器相關(guān)的危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈兛梢员Ａ舸罅康碾娔堋?br>