1.4 电容元件
1.4.1 电容元件及其伏安关系
1.电容器
电容器是工程技术上应用十分广泛的一种电路元件。电容器的品种和规格多种多样，但就其构成原理来说都是一样的。它是由两块金属板用不同介质（云母、绝缘纸、电解质等）隔开所组成。当两个极板外加电源以后，极板上分别聚集起等量的正、负电荷，在介质中建立电场并储存电场能量。当移去电源后，电荷可继续聚集在极板上，电场也将继续存在。所以，电容器是一种能够储存电场能量的电路元件。理想电容元件就是反映这种物理现象的电路模型。
线性电容元件的图形符号如图1-11（a）所示，图中+q和-q是电容元件正、负极板上聚集的电荷量。如果规定电容元件上电压的参考方向为正极指向负极，则任意时刻电容极板上的电荷与其两端的电压关系如下所示：
图1-11 电容元件及其库伏特性
q=Cu （1-11）
式中，C是电容元件的电容量，简称电容。C是一个与电荷q和电压u无关的正实常数。在国际单位制（SI）中，电压的单位为V（伏），电荷的单位为C（库），则电容的单位为法拉，简称法，用F表示。F是一个很大的单位，工程上常采用μF（微法）、pF（皮法）等较小的辅助单位。1F=106μF=1012pF。
2.电容的伏安特性
以电压u为横坐标，电荷q为纵坐标，画出电容元件的关系曲线，称为库伏特性曲线。在u-q平面上，线性电容元件的库伏特性是一条通过坐标原点的直线，如图1-11（b）所示。
如图1-11（a）所示，电容元件的电压和电流取关联参考方向，则有
由式（1-12）可以看出：在任何时刻，流过电容元件的电流与其两端的电压变化率成正比。当电容元件两端的电压发生剧变，即
很大时，将产生很大的电流；当其两端电压不变时，电流为零，这时电容元件相当于开路，故电容具有隔断直流（简称隔直）的作用。
对式（1-12）两边取积分，可以得到在t时刻电容元件上用电流i表示的电压u的方程式
式中，u（0）为t=0时刻电容元件上的初始电压。上式表明：电容元件在某一时刻t的电压反映了t以前流过的全部电流的累积效应。也就是说，在某一时刻t，电容元件的电压不仅与0到t的电流值有关，还与初始电压u（0）有关。因此，电容元件是一种具有“记忆”的元件。