コンデンサ物語（３）で扱ったコンデンサの充電や放電によって、コンデンサのエネルギーがどう変化するか調べてみよう。
コンデンサ物語（３）で学んだように、第１図（ａ）の回路において、コンデンサに電荷がない状態で、スイッチＳを閉じたとき、コンデンサの電荷ｑ
と回路に流れる電流ｉ は、
(1)
(2)
であり、時間が充分経過したときの電荷（Ｅによって充電された電荷）Ｑ は、（１）式でｔ＝∞ とおくことで求められ、
(3)
となります。
次に、この充電されたコンデンサＣを（ｂ）図の回路のように接続し、Ｓを閉じて放電させると、そのとき流れる電流ｉ
は、
(4)
となりました。
そこで、放電時、Ｒでの消費電力ｐＲ は、
(5)
となるので、Ｒの消費電力量（Ｒが受け取るエネルギー）ＷＲは
となります。
一方、（ａ）図の充電で、Ｃでの電力ｐＣ は、
となるので、Ｃが電源から受け取るエネルギーＷＣは、
となり、
の関係にあることがわかります。
これは、充電によってＣにＱ＝ＣＥの電荷が蓄えられたということは、Ｃは電源から
のエネルギーを受け取ったことを意味し（ａ図）、（ｂ）図のＣはスイッチを閉じる前は、このエネルギーを静電エネルギーとして保有してます。そして、スイッチを閉じて放電がはじまることで、そのエネルギーを徐々にＲに与え、Ｃの電荷が空っぽになることで、Ｃが保有していた静電エネルギーのすべてがＲへ熱エネルギーとなって与えられたことになります。
つまり、この事例でわかるように、コンデンサが保有するエネルギーは、充電の過程で使用する抵抗には無関係で、Ｃの電荷のみによって決まります。電荷は電圧印加と同時にＣへ入るので、
『コンデンサは印加電圧の大きさで決まるエネルギーを貯蔵するエネルギー倉庫』
といえます。
第２図のように、交流電圧が印加されているコンデンサを流れる電流は、第２回で扱ったように、電圧ｖより９０°位相の進んだ電流ｉとなり、図に示すと第３図のｖ、ｉ となります。
したがって、コンデンサで消費される電力ｐＣは、
となり、ｐＣは図示のようなグラフとなります。図上ではｐＣに正と負の場合がありますが、これはコンデンサのエネルギー授受に関係しています。このときのエネルギーの「やりとり」は、第１表に示すように、コンデンサＣに加わる電圧ｖＣと、Ｃ を流れる電流ｉ の極性でハッキリと知ることができます。
したがって、交流回路の場合、『コンデンサは、同量のエネルギーを電源電圧半周期毎に受取と送出とを繰り返すエネルギーの一時的な保管倉庫の働きをしている』ことがわかります。
第４図のような遅れ力率ｃｏｓθの負荷Ｌに、電圧ｖ を加えたとき、Ｌへ流れる電流ｉが、 
であったとすれば、負荷の消費電力ｐ
は、
(12)
で、ｖ とｉ の波形は第５図（ａ）のようになります。
ここで、電流ｉ を次のように変形してみます。
この結果、電流ｉは、実効値がＩ ｃｏｓθでｖと同相の電流ｉ１と実効値がＩ
ｓｉｎθでｖより９０°遅れた電流ｉ２とに分けることができます。
したがって、ｐ は、
となり、ｐ は次式のようにｐ１とｐ２から成り立っていることがわかります。
したがって、ｉ１、ｉ２のグラフは、第５図（ａ）に、ｐ１、ｐ２は同図（ｂ）、（ｃ）のように、それぞれ描くことができます。
さて、負荷の消費電力Ｐ は、消費の対象となる電力はｐ１だけなので、ｐ１を平均することで、（１９）式から求められ、
Ｐ＝ＶＩｃｏｓθ ［Ｗ］
となります。
一方、ｐ２は、（ｃ）図からわかるように、印加電圧半周期に１回の割で同量の受取と送出を繰り返すだけなので、負荷の消費電力にはなりません。このため、一般に無効電力と呼ばれ、
Ｑ＝ＶＩｓｉｎθ ［Ｖａｒ］
で表されます。単位は［Ｗ］でなく［Ｖａｒ］で表されています。中身はエネルギーなので［Ｗ］なのですが、負荷で消費される電力でないという理由から［Ｖａｒ］で表しているのです。したがって、無効電力は「無効電力」ではなく「往復電力」と云った方が実態を表現しているといえます。ぜひ、その辺の事情をよく理解しておくことが必要です。
例えば、負荷がＰ ［Ｗ］、遅れ力率８０％の場合、Ｐ ［Ｗ］の電力を負荷にとどけるために、その７５％（Ｐ ｔａｎθ＝Ｐ （０.６／０.８）＝０.７５Ｐ ）に相当する電力［Ｗ］が電源−負荷間を往復しているわけです。電流で云えば、エネルギー的には負荷に対してｉ１だけ流れればよいのに、ｉ２が流れるため、この電流により線路の電圧降下や線路での電力損失を増大させるわけで、これは電力輸送という面から見れば、随分と無駄なことと考えざるを得ません。とはいえ、このような遅れ力率負荷が存在する以上、このような往復エネルギーは厳然と存在するわけで、要は、このような好ましくないエネルギーをいかに小さく抑えるかということです。
そこで注目されるのが、コンデンサによる往復エネルギーです。第３図のｐＣと第５図（ｃ）のｐ２とを見比べればわかるように、負荷ＬとＣとでは電源に対してエネルギーの授受が全く逆となっています。したがって、Ｃを負荷と並列に接続することで、負荷の送出エネルギーの一部または全部の送り先を電源でなくＣとし、次に負荷が受け取るべきエネルギーの一部または全部を電源でなくＣからの送出エネルギーで充当させれば、電源との往復エネルギーを少なくすることができるはずです。第６図は、その様子を図で表したものです。
（ａ）図で、まず、回路電圧
よりθ遅れて電流
が描けます。このをと同相の成分と９０°遅れた成分とに分解して
、
が描けます。そして、このようにして得られた電流ベクトルをＶ倍して,有効電力Ｐ,無効電力ＱＬ,皮相電力Ｐａからなる電力三角形がつくれます。図上のＱＬが電源−負荷間の往復電力の大きさを表しています。負荷Ｌと並列にコンデンサＣを接続した（ｂ）図では、Ｃによる往復電力ＱＣ（＝ＶＩＣ）が新たに加わります。この結果、ＱＬとＱＣとはエネルギー授受が互いに逆であるため、見掛け上ＱＣがＱＬの一部を吸収し、電源との往復電力をＱ に減少させます。このため、電流はＩ’となり、電流の大きさと電圧との相差角θ’を図のように減少させます。したがって、ｃｏｓθからｃｏｓθ’に負荷力率が改善されるわけです。もし、ＱＣ＝ＱＬを満足するような静電容量を選べば、Ｑ＝０ となって、力率を１００［％］とすることができるのです。
【考察】なぜ、コンデンサで過渡現象が起こるのか考えてみましょう。