電容器如何儲存電荷和能量，什么是電容器的物理原理特性？
電容器是一種儲存電荷的無源電氣元件，具有電容的特性。電容器具有獨特的工作原理。
1、基本結構
在最簡單的形式中，電容器是一種存儲電荷的電氣設備，由兩個平行的導電板構成，由稱為電介質的絕緣材料隔開。連接引線連接到平行板上。
2、電容器如何儲存電荷？
在中性狀態(tài)下，電容器的兩個極板具有相同數(shù)量的自由電子。
當電容器通過電阻器連接到電壓源時，電子（負電荷）從極板A中移除，并且相同數(shù)量的電子沉積在極板B上。當極板A失去電子而極板B獲得電子時，極板A變?yōu)檎龢O相對于板B。
在此充電過程中，電子僅流過連接引線。沒有電子流過電容器的電介質，因為它是絕緣體；然而，電介質變得極化。當電容器兩端的電壓等于源電壓時，電子的運動停止。
如果電容器與電源斷開，它會在很長一段時間內(nèi)保留存儲的電荷（時間長短取決于電容器的類型）并且仍然有電壓通過。充電的電容器可以充當臨時電池。
3、電容器如何儲存能量？
電容器以電場的形式存儲能量，該電場由存儲在兩個板上的相反電荷建立。電場由正電荷和負電荷之間的力線表示，并集中在電介質內(nèi)。雖然電流不流過電介質，但電介質中的分子會隨著電場定向，從而在電介質內(nèi)形成極化區(qū)域。電介質內(nèi)的極化分子會產(chǎn)生一個電場，該電場會降低電介質內(nèi)的整體電場。良好的電介質是一種易于極化的電介質。
圖中的極板已充電，因為它們連接到電池。這會在板之間產(chǎn)生電場，從而儲存能量。存儲在電場中的能量與電容器的大小和電壓的平方直接相關，如下所示的存儲能量公式：
當電容(C)以法拉為單位，電壓(V)以伏特為單位時，能量(W)以焦耳為單位。
4、電容器的物理特性
以下參數(shù)對于確定電容器的電容和電壓額定值很重要：極板面積、極板間距和介電常數(shù)。
?。?）板面積
電容與由極板面積A確定的極板的物理尺寸成正比。極板面積越大，電容越大，極板面積越小，電容越小。下圖顯示平行板電容器的極板面積是其中一個極板的面積。如果板相對于彼此移動，則重疊區(qū)域確定有效板區(qū)域。有效極板面積的這種變化是特定類型可變電容器的基礎。
?。?）板分離
電容與板之間的距離成反比。板分離被指定為“d”。板的更大分離產(chǎn)生更小的電容。擊穿電壓與極板間距成正比。板分離得越遠，擊穿電壓就越大。
?。?）介電常數(shù)
電容器極板之間的絕緣材料稱為電介質。對于給定的電荷，介電材料往往會降低極板之間的電壓，從而增加電容。如果電壓是固定的，則由于存在電介質而可以存儲的電荷比沒有電介質時可以存儲的電荷多。衡量材料建立電場的能力稱為介電常數(shù)或相對介電常數(shù)。電容與介電常數(shù)成正比。真空的介電常數(shù)定義為1，空氣的介電常數(shù)非常接近1。
