3b. 電容器的充電和放電
Charging and discharging of a RC circuit

        電容器是儲存電荷的容器。當它被接於電路時，會受到外電源的電場作用，電容器的極板上便會出現電荷，並逐漸增加，這個過程稱為電容器的充電 ( charging )；相反，極板上電荷減少的過程，稱為電容器的放電 ( discharging )。電容器的充電和放電機能提供了多方面的應用。

充電

        在圖( 1 )電路中，C 是一個未充電的電容器，E 為直流源 (外電場力)。當轉換開關 S 在位置 X 時，電容器不帶電，電容器極板之間没有電壓。

圖 (1)：

        當轉換開關 S 連接 a 點時，見圖( 2 )，電源從接「正」極的極板上吸引出電子，並經電源推送至接「負」極的極板上，而電荷在電路上的移動就形成了充電電流，由於兩極板分別帶上不同的電荷，所以在極板之間產生一個電場和電位差 ( 電壓 )。隨着充電過程的進行，電容器兩極板所帶的電荷 ( 數量相同，電性相反 )迅速增加，兩極板間電位差 ( 電壓 ) 也隨之增加，其極性和電源的極性相反，當電容器上電壓 V 達到電源電壓 E 時 ( V = E )，電容器停止充電，充電的電流也消失。所以，電流錶只在充電時間內指示有電流，可見，電容器不能通過直流電。

圖 (2)：

        電容器充電完畢後，即使把電路切斷 ( 把開關 S 接至 X 點 )，電容器兩極板間電壓仍保持不變。

放電

        電容器完成充電後，將開關 S 撥至 b 點，如圖 ( 3 ) 所示，電容器和電阻器 R 構成廻路。在電容器極板間電壓的作用下，電容器住行放電：負電荷 ( 電子 ) 從它所在的負極板移出，經過電阻器 R，返回它帶正電的極板，與正電荷中和。這些流動的電子便形成放電電流，由於中和的結果，極皮上的電荷逐漸減少。極板間電壓也隨之而下降，當極板間電壓下降到零時，放電過程結束，電容器再恢復不帶電的狀態。

圖 (3)：

        從能量的角度來看，電容器的放電是把它儲存的能量釋放出來，在圖 ( 3 ) 電路中，電容器釋放出的電能在電阻器中轉換為熱能，並散發出來。