电容的本质是什么

图1中的电容就是由一对普通的金属平板对组成的，假设上面金属板（后称上极板）里只有4对正负电荷的粒子对（实际上有不计其数对）。然后，突然在该电容两端加一个电源，下图是最初始状态，上极板里的电荷还没来得及运动，下面我们一点点分析它们会怎么动。

图1

通上电源后，在电势差的作用下，电子从电源负极流动到电容下极板，这样下极板电子就多了，使得上极板的电子相斥被挤了出去，流到电源正极，如图2所示。

图2

 就这样，上极板不断失去自由电子，如图3所示。

图3

 当失去到一定程度时，如此时上极板上发绿的正电荷粒子数已经有2个了，这些单身的正电荷带正电，有吸引自由电子的能力，当下极板电子对上极板电子的排斥力，与上极板单身正电荷对上极板电子的吸引力相等的时候，就达到了一个平衡，如图4所示。

图4

最后，被下极板排斥到电源正极的电子就在电源正极呆着吗？不对，电源的作用就是把自由电子从正极搬到负极 ，克服正电荷做功，将其它形式能如化学能转化为电能，电源的目的是保持导体两端的电势差。

电源P的作用是将电子从正极搬运到负极

所以达到平衡后，电容两个极板电荷分布如下图5所示（假设下极板初始时也同样拥有4对正负电荷粒子），上极板失去的两个电子，最终其实到达了下极板。

图5

上面的过程其实就是一个完整的电容充电过程。从时间上看，下极板起初排斥最容易，受到的拉力（图中f+）最小，而后逐渐困难，上极板的单身正电荷越来越多，产生的拉力越来越大，最后达到平衡，下极板电子不再能排斥上极板电子了，这时就叫充电完成。充电电流方向为电子移动方向的反方向，即从电源正极指向电容上极板。

充电完成后，立即撤掉电源，换成一个电阻，如图6。此时上下两极板之间存在电势差，下极板两个电子会按箭头方向跑到上极板，与上极板绿色正电荷中和，所以产生了一个与箭头方向相反的电流，这就是电容放电过程。

图6

继续看电容放电分析。实际情况中，上极板的单身正电荷有无数个，下极板的单身电子有无数个，但数量是相等的。那么下极板的电子到达上极板就有先来后到了，从时间上看，一开始放电的时候，上极板单身正电荷最多，产生的吸引力最大，单位时间内吸引最多的电子产生最大的电流。慢慢的，上极板的单身正电荷部分被电子中和了，产生的吸引力就逐渐降低了，直到下极板的单身电子全部到达上极板，与上极板的单身正电荷中和完成，电容的放电过程就完成了。

关于电容的电压电流在充电和放电时随时间的曲线怎么画，掌握一个最重要的点：根据上面分析，不管充电放电，电子的移动都是先易后难。而电压和电流的变化都是电子移动带来的，所以不管是电压还是电容，不管是充电还是放电，曲线斜率都是先大后小。只要掌握了这个规律，画出图7的曲线，应该是易如反掌了。

图7

一文彻底讲透电容【1】—— 充放电曲线的秘诀