电容器的充电放电原理是什么

电容器充电原理

当电容器与直流电压源相连时，电容器就会被充电，如图 1 所示。图 1a) 中的电容器未被充电，所以极板A和极板B上具有等量的自由电子。

当开关闭合后，如图 1b) 所示，电源将自由电子从极板 A 通过电路搬迁到极板 B 处，如图中箭头所示。当极板 A 失去电子，极板 B 获得电子后，极板 A 相对于极板 B 的极性就是正的，这一充电过程持续进行，直到极板上创建的电压迅速达到电压源的电压值 Vs，但两者极性彼此相反，如图 1c) 所示。当电容器充电完成后，电路中就不再有电流了。

电容器可以阻断恒定的直流电。

把已充满电的电容器从电路中被断开，如图 1d) 所示，根据电容器漏电电阻的大小，电荷就可以保存在电容器中很长一段时间。电解电容器上的电荷一般比其他类型的电容器泄漏更快。

电容器放电原理

若将导线连接至已经充满电的电容器两端，如图 2 所示，电容器就会被放电。在这种情况下，当在电容器两端接通一个具有低电阻的通路时。在开关闭合之前，电容器充电到的电压是 50V，如图 2a) 所示。

一旦开关闭合，如图 2b) 所示，极板 B 多佘的电荷就通过电路移动到极板 A 处（如箭头所指），结果是电流流经了阻值很低的导线，电容器存储的能量被导线消耗掉。

当自由电子在两块极板上再次等量的时候，电荷被中和了。这时候，电容器两端的电压等于 0，电容器被完全放电，如图 2c) 所示。

拓展资料

电容器的充电和放电

电容器的充电和放电过程是非线性的，充电电流和放电电流都不是一个恒定值，而是逐渐变小。对于电压而言，电压变化的速率也会逐渐变小。

此外，时间常数只是一个时间间隔，它并不代表电容完全充电或放电所需要的时间。实际上，电容经过 5 个时间常数才可以完全充电或者放电。

指数曲线可以用数学公式来精确计算，下列给出了瞬时电压和电流呈指数级增大或衰减时对应的一般公式：

其中，VF 和 IF 是电压和电流最终的值，Vi 和 Ii 是初始电压和初始电流的值。小写的斜体字 v 和 i 是电容器电压和电流在时间 t 的瞬时值，e 是自然对数的底数。

从零开始充电

下式给出了图 1a) 中电压值从 0V 呈指数级增大的曲线表达式，借助上述的一般表达式，其推导过程如下：

提出公共因子 VF，得到（公式一）：

若电容器的初始状态未充电，利用公式一可以计算电容器在任何时刻的充电电压值。不仅如此，将 v 用 i 代替，VF 用 IF 代替，公式一就可以计算充电的电流值。

放电至零

如图 1b) 所示，电压值呈指数级衰减，直至为 0V，即 VF = 0 ，指数衰减曲线的表达式也可以从通用表达式中推导得到：

简化得到：

其中，Vi 是电容器放电时的起始电压值。利用此式可以计算任何时刻放电的电压值。指数项 -t/RC 也可以写成 -t/τ。

参考链接  百度百科  电容器

电容器的基本功能是电能的存放，了解电容器的结构和充放电过程，对电容器在其它方面的具体应用有着重要的意义。本视频详细介绍电容的结构原理，通过动画来展示电容的充电和放电过程。

交流电的正半周到来，先向电容充电，形成充电电流，根据电容的大小决定此电流的大小，负半周到来时电容上被充上的正电荷又向负端放电，形成放电电流，此时正半周又同时向电容的另一端充电，一个半波过去，又会重复上述过程，这样，电容虽说是绝缘的，不会有任何电流流过，但在电路里却形成了交变电流，这就是电容的功能，每个周波充电的过程就是电流的首半波。