電容器的充電與放電原理展示

充電原理展示：

如果把電容器理想地看成兩個正對的且互不導(dǎo)通的導(dǎo)電極板，且不考慮兩極板間的絕緣介質(zhì)，那么電容器的充電和放電過程可以形象地理解如下。

第一步，在電容器的兩極加載直流電壓后，因為兩塊導(dǎo)電極板上的自由電子在外電場的作用下發(fā)生偏移或者移動，電容器的內(nèi)部產(chǎn)生一個與外電場相反的內(nèi)電場，經(jīng)過片刻這兩個方向相反的電場達到平衡，如圖2-2所示。

待內(nèi)外電場平衡后切斷直流電源，此時相當(dāng)于外電場消失，但是內(nèi)電場依然存在，電容器充電完成，如圖2-3所示。

電容器的線性充電電流公式如下：

I為理想化充電電流，C為容值，?U/?t為經(jīng)過電容器的電壓變化斜率。

放電原理展示：

電容器充電完成也就相當(dāng)于電容器儲存了電荷。也可以理解為電容器其中一極因聚集了自由電子顯負，另一極因失去自由電子顯正，并且其中一極聚集的電荷數(shù)量等于另外一極失去電荷的數(shù)量，此時如果用一根導(dǎo)線將電容器的兩極導(dǎo)通，自由電子就發(fā)生移動，這就是所謂的“放電”，在內(nèi)電場作用下，放電電流由正極流向負極，直至電場為零，如圖2-4所示。

電容器完成放電后，電容器兩極間的內(nèi)電場消失，其中一極獲得的電荷數(shù)量等于另一極釋放的電荷數(shù)量，此時，電極作為導(dǎo)體本身達到內(nèi)部電荷平衡，如圖2-5所示。

上述電容器充放電是假設(shè)在理想狀態(tài)下，實際上這種理想化的電容器是不存在的，即使兩極間是真空狀態(tài)，也存在介電常數(shù)0?影響，一般情況下電容器的兩極間是有絕緣介質(zhì)的，所以放電過程比上述要遲緩和復(fù)雜，后續(xù)章節(jié)講到的介質(zhì)吸收和遲滯等物理現(xiàn)象也跟絕緣介質(zhì)特性有關(guān)。