Лучше считать конденсатор устройством накопления энергии, чем устройством накопления заряда. Когда ток течет в конденсатор, напряжение накапливается на клеммах. Это напряжение разделяется расстоянием между пластинами и, таким образом, создает электрическое поле. В этом поле хранится энергия. Индукторы, с другой стороны, запасают энергию магнитными полями.
По мере протекания тока противоположные заряды накапливаются на каждой противоположной пластине конденсатора. Электроны пытаются обойти цепь, но они останавливаются на пластине конденсатора, оставляя отрицательный заряд на одной стороне и положительный заряд на другой. Величина каждого заряда может быть описана уравнением:
C = Q / V
Ток будет продолжать течь, а заряд будет накапливаться до тех пор, пока цепь с конденсатором не станет стабильной. Например, если цепь представляет собой просто батарею, резистор и конденсатор, соединенные последовательно, ток будет продолжать течь, пока напряжение на конденсаторе не станет равным напряжению батареи. Таким образом, в установившейся цепи постоянного тока, где никакие токи не меняются, конденсатор появляется в виде разомкнутой цепи с накопленным зарядом, пропорциональным напряжению на клеммах и емкости.
Однако для любой схемы, которая не является постоянным током, лучший способ описать поведение конденсаторов:
I = C * (dV / dt)
Поэтому, если у вас есть источник синусоидального напряжения, ток, протекающий «через» конденсатор, постоянно меняется, и накопленный заряд никогда не будет постоянным. Представьте себе, как мы опрокидываем половину полной бутылки с водой. Вода не течет непрерывно, как ток в цепи постоянного тока, но она все еще работает. Если бы у вас было какое-то странное турбинное устройство в бутылке с водой, оно бы постоянно вращалось, останавливаясь только для изменения направления, когда бутылка наклонена в другую сторону.
Наконец, в цепи постоянного тока равные и противоположные заряды хранятся на каждой боковой пластине конденсатора. Конденсатор не хранит электроны вообще. Это хранит заряд. Электроны с одной стороны перемещаются по кругу на другую сторону, что вызвано внешней разностью напряжений. Результатом является концентрация электронов на одной стороне и отсутствие на другой - заряда. В цепи переменного тока происходит то же самое явление, но оно постоянно меняется. Как только напряжение питания изменяется, электроны не притягиваются к пластинам одинаково и начинают мобилизоваться. Если эти электроны проходят через нагрузку, например, лампочку, они будут работать, и лампочка включится. Таким образом, ток фактически не течет по цепи. Это просто выплескивание вперед и назад, как вода в бутылке. Однако, все, что нужно, чтобы зажечь лампу - это движение электронов. Колба не заботится о том, в каком направлении они движутся, и ваши глаза не могут воспринимать изменение направления, пока скорость переключения достаточно высока.
Также хотелось бы отметить, что речь идет об идеальных конденсаторах. На практике при достаточно высоких частотах конденсаторы будут выглядеть как индукторы (V = L * (di / dt)).
Редактировать:
Чтобы ответить на конкретный вопрос: где заряд хранится в конденсаторе?
Внутри полного конденсатора чистый заряд не сохраняется. Однако, используя модель параллельной пластины , равные и противоположные заряды величины Q расположены на каждой из пластин. Когда на конденсатор подается внешнее напряжение, электроны убегают от пластины с более высоким потенциалом и притягиваются к пластине с более низким потенциалом. Эти накопленные электроны образуют на этой пластине отрицательный заряд, а отсутствие электронов на другой пластине образует положительный заряд. Фактическая величина каждого полного заряда Q определяется напряжением V и емкостью C.