当电容器 连接到直流电源时，电容器被充电，电容器吸收电源的能量并将其存储在建立的电场中。电容器储存的能量从零变化到一定量，这就是能量状态的变化。就像自然界其他能量状态的变化一样，需要一定的时间。例如，汽车行驶时制动需要一定的时间才能静止。这是因为不存在无限功率的制动力矩。显示电容器储能状态的是电容器两端的电压uc。因此，我们说电容器两端的电压不能发生突变。这意味着对于未充电的电容器（uc=0），在其连接到直流电路之前和之后的uc应该相等，即uc(0_)=uc(0+)。也就是说，电容器接入电路的瞬间，相当于用导线将电容器的两极短接。这个概念在电子电路中经常遇到。见下图。

上图是一个实验电路，说明了电容器的充电和放电。当开关S闭合到位置1时，直流电压U通过充电回路的电阻R对电容器C充电。充电开始时，由于电容上的电荷为零，瞬时充电电流最大，i1=U/R1，随后，随着C两极电荷的逐渐积累，uc也随之增大，充电电流减小；当uc=U，i1=0时，充电结束。完成这个过程的时间长短与充电回路上电阻R1的大小有关。R1与C的乘积即为电路的充电时间常数τ1，即τ1=R1C，单位为欧姆·远秒(s)。理论上，当t=∞时，uc=U；当充电时间经过(3~5)τ时，uc已达到U的95%~99.3%，此时认为充电结束。见下图。

充电过程中，电容两端电压uc和充电电流i1随时间变化如上图所示。可以表示为

uc=U(1-e∧-t/R1C)。式中，e为自然对数的底，e=2.718。

充电时间常数越大，uc上升越慢，如下图所示。

电容充电过程很短，例如R=100kΩ，C为0.01uf，则τ=RC=100×103×0.01×10-6=0.001s=1ms 。也就是说，3~5ms后，充电基本结束，充电电流为零。因此，电容器处于直流电路中，当电路进入稳定状态时，电容器相当于断开电路。电容器在充电过程中从电源吸收电能并将其存储在电容器中。不难证明，存储的能量为：Wc=1/2CU2

在上图所示的电路中，快速闭合开关从位置I到II，使充电的电容器放电。电路导通瞬间，最大放电电流为-i2=U/R2。在同一电路中，由于i2的方向与充电电流方向相反，因此为负值。随着放电过程中电容器两端极板上的电荷不断减少，uc也逐渐减小。最后，当放电完成时，电容器两端的电压uc和放电电流i2均为零。见下图。

放电过程的速度也由放电电路的时间常数τ2决定。τ2=R2C，R2为放电回路电阻，与充电时相同。经过(3~5)τ2后，可认为放电结束，uc≈0。放电过程中uc和i2的变化曲线如上图所示。表达式为：uc=Ue∧-t/R2C。

电容器放电时，随着uc不断下降，其电场不断减弱，充电时吸收的电能逐渐释放，转化为电阻R2上消耗的热能。可以证明，电容器释放的电能为：

WR=1/2CU2

可见，电容器在放电过程中释放的能量等于充电过程中电场储存的总能量。实际工作中，将充电后的大容量电容器与电源断开后，如果让它通过空气介质自然放电，其时间常数会很大。例如C=100uf，介质放电电阻R=50MΩ，则τ=100×106x50x106=5000s，需要1个多小时才能放完电。如果在放电过程中人接触电容器，会引起触电事故。为此，当大电容与电源断开时，必须用绝缘线进行人工放电，以确保安全。