电容器是由两个导体板和介质组成的器件。当两个带有等量异号电荷的导体板之间有一层电介质(如空气、石英、陶瓷),就形成了一个电容器。在两个导体板之间加上电压,导体板就会累积电荷,电容器就会充电。充电的过程只涉及导体板上的电荷的转移,不涉及电流,因为电介质能够阻止电流的传输。
当电容器两端施加电压时,由于两个导体板之间存在电荷分布,这会形成一个电场。电场力会把电子从一个导体板转移到另一个导体板,从而充电。如果电容器的电介质是真空,那么电子可以直接在两个导体板之间空穴中移动,从而充电。如果电介质不是真空,那么电子必须经过电介质的极板,通过其表面的电荷才能充电。
充电速度取决于两个因素:电容器电容量和施加的电压。电容量越大,电容器就能储存更多的电荷,从而充电更多。施加的电压越大,对导体板施加的电场力就越大,电子就能充电得更快。
当电容器充电时,电势能被转化为电场能。电势能可以用电量和电势差的乘积来表示。充电后,带有异号电荷的导体板之间的电场能够储存在电介质中。充电能量也可以通过电容器的电容量公式C=Q/V计算得到,其中C是电容量,Q是电荷,V是电压。
当电容器两端的电压取消时,电容器就会放电。导体板会释放电荷到电路中,以平衡电势差。这时,被储存的电能就被转换为其他类型的能量,例如电磁辐射、机械能或热能等。在电容器中,电荷的流动会形成一个电流,直到被所有电荷释放完毕。
放电时也会遵循欧姆定律,电流的大小取决于电容器的电阻和电容器中所储存的电荷量。电容器本身的阻抗非常低,因此放电时的电流通常非常大。