# 电容器怎样储存电场能量

平行板电容器充电、储能与放电的示意讲解

By DUSK

Topic: Physics & Chemistry

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## Guide

### 1. 两块金属极板，中间一层介质

电容器就是两块彼此不接触的金属板。左板接电源正极，右板接负极，中间隔着空气或一层绝缘介质。拖动场景可转动视角，滚轮或双指可缩放。

示意模型：尺寸与数值均为归一化示意，不是真实测量。

### 2. 充电：电子绕着导线走

合上开关，电源把电子从左板经电阻、电源推到右板。左板带正电，右板带等量负电。电子只在导线里走，从不跳过两板之间的空隙。

时间已加速。电流先大后小，约 5 个时间常数后基本充满。

### 3. 接着电源：电压固定

能量就储存在两板之间的电场里。电源一直接着，电压不变。拉开极板，电容变小，一部分电荷流回电源，电场变弱，储能减少。也可以直接拖动右侧极板。

左侧表盘是电压，前方刻度条是储能，均为归一化数值。

### 4. 介质层：只极化，不导电

放入介质层，里面的分子被电场拉得轻轻转向，正端朝负板，负端朝正板。它们的电荷被束缚在分子里，不会流过去。电压不变时，极板能多存电荷和能量。

介质层画成剖开的框，小胶囊代表分子；示意相对介电常数约为 3。

### 5. 断开电源：电量固定

把开关拨到中间，电源断开，电荷被锁在两板上。现在拉开极板，电量不变、电场强度不变，电压却升高，储能增加：多出的能量来自你拉板时做的功。

对比上一组：接着电源时电压固定，断开后电量固定。

### 6. 放电：能量变成热

把开关拨到另一侧，两板只经电阻相连。电子从负板经电阻流回正板，电场渐渐消失，能量在电阻里变成热。一句话：电容器把能量储存在两板之间的电场里。

时间已加速。电阻变暖的颜色只是示意。