4.1.3　“充电”和“放电”特性说明

“充电”和“放电”是电容器非常重要的性质。电容器的“充电”和“放电”特性说明如图4-2所示。

图4-2　电容器的“充电”和“放电”说明

当开关S1闭合后，从电源正极输出的电流经开关S1流到电容器的金属极板E上，在极板E上聚集了大量的正电荷，由于金属极板F与极板E相距很近，又因为同性相斥，所以极板F上的正电荷受到很近的极板E上正电荷的排斥而流走，这些正电荷汇合形成电流到达电源的负极，极板F上就剩下很多负电荷，结果在电容器的上、下极板就储存了大量的上正、下负的电荷。（注：在常态时，金属极板E、F不呈电性，但上、下极板上都有大量的正、负电荷，只是正、负电荷数相等而呈中性）

电源输出的电流流经电容器，在电容器上获得大量电荷的过程称为电容器的“充电”。

先闭合开关S1，让电源对电容器C充得上正、下负的电荷，然后断开S1，再闭合开关S2，电容器上的电荷开始释放，电荷流经的途径是：电容器极板E上的正电荷流出形成电流→开关S2→电阻R→灯泡→极板F，中和极板F上的负电荷。大量的电荷移动形成电流，该电流流经灯泡，灯泡点亮。随着极板E上的正电荷不断流走，正电荷的数量慢慢减少，流经灯泡的电流减少，灯泡慢慢变暗，当极板E上先前充得的正电荷全放完后，无电流流过灯泡，灯泡熄灭，此时极板F上的负电荷也完全被中和，电容器两极板上先前充得的电荷消失。

电容器一个极板上的正电荷经一定的途径流到另一个极板，中和该极板上负电荷的过程称为电容器的“放电”。

电容器充电后两极板上储存了电荷，两极板之间也就有了电压。电容器极板上的电荷数与两极板之间的电压有一定的关系，具体可这样概括：在容量不变的情况下，电容器储存的电荷数与两端电压呈正比，即

Q=CU

上式中，Q表示电荷数（单位：C）；C表示容量（单位：F）；U表示电容器两端的电压（单位：V）。

这个公式可以从以下几个方面来理解：

① 在容量不变（C不变）的情况下，电容器充得电荷越多（Q增大），两端电压越高（U增大）。这就像杯子大小不变时，杯子中装得水越多，杯子的水位越高。

② 若向容量一大一小的两只电容器充相同数量的电荷（Q不变），那么容量小的电容器两端的电压更高（C小、U大）。这就像往容量一大一小的两只杯子里装入同样多的水时，小杯子中的水位更高。