Конденсатор — это устройство, которое накапливает электрический заряд и потенциальную энергию . Простой конденсатор состоит из двух проводящих пластин или листов, расположенных близко друг к другу, но не соприкасающихся, разделенных изолятором или вакуумом. Проводник — это материал, способный проводить электрический ток, например, металл, а изолятор — это материал, не способный проводить электрический ток, например, пластик.
Изначально оба проводника электрически нейтральны. Для того чтобы один проводник стал положительно заряженным, а другой — отрицательно, необходимо перенести электроны от одного проводника к другому. Электроны находятся на поверхности атомов и поэтому легко переносятся. После перемещения электронов от одного проводника к другому, один проводник получает избыток электронов (недостаток протонов) и, следовательно, становится отрицательно заряженным, в то время как другой проводник получает избыток электронов (избыток протонов) и, следовательно, становится положительно заряженным. Подробное объяснение процесса зарядки конденсатора приведено в разделе, посвященном хранению электрической энергии в конденсаторах.
Как показано на боковом изображении, одна из проводящих пластин заряжена положительно (+Q), а другая — отрицательно (-Q). Электрический заряд на каждой пластине одинаков, но противоположен по знаку, так что суммарный заряд равен нулю (QQ=0). Наличие электрических зарядов одинаковой величины и противоположного знака на каждой пластине создает разность потенциалов между ними. Положительно заряженный проводник имеет более высокий электрический потенциал, а отрицательно заряженный — более низкий. Другими словами, между двумя заряженными проводниками существует электрическое поле, направление которого — от положительного заряда к отрицательному. Как обсуждалось в теме электрической потенциальной энергии, если между двумя проводящими пластинами существует электрическое поле или разность электрических потенциалов, то электрическая потенциальная энергия должна присутствовать на обеих пластинах.
Потенциальная энергия — это способность совершать работу. Если конденсатор накапливает электрическую потенциальную энергию, он способен совершать работу. В действительности конденсаторы находят множество применений в повседневной жизни. Конденсаторы являются важнейшим компонентом электрических цепей, которые лежат в основе различных электронных устройств.
