電荷與電場
電容器(capacitor)
電容器是為了儲存電荷與能量而製造的元件,通常是兩片靠近但不接觸的導體,中間夾著絕緣體。最簡單的是一對平行的金屬板。把它接上電池,一片板聚集正電荷,另一片聚集等量的負電荷;再把它斷開,電荷仍留著,儲存起來供日後使用。
當電容器帶有電荷 Q 時,兩片板之間有電位差 V,兩者由它的電容連結,Q = C V。板之間,儲存的電荷造出近乎均勻的電場,能量就儲存在那個場中:U =(1/2)Q V =(1/2)C V^2。電容器不讓穩定的電流穿過縫隙;它會充電然後阻擋直流電,卻能輕易讓變化的(交流)訊號通過。
電容器是三種基本電路元件之一,另兩種是電阻與電感。它們把電源中顛簸的電壓撫平,與電阻一起在閃爍器與振盪器中設定計時(一個 RC 電路),為相機閃光燈或去顫器儲存那一擊的能量,並為收音機調諧。在板之間塞進一片稱為介電質的絕緣板,會增大電容,讓電容器在同樣的電壓下儲存更多電荷。
兩片各 0.01 m^2 的板,中間隔著 1 毫米(0.001 m)的空氣,其電容 C = epsilon_0 A / d =(8.85 x 10^-12)(0.01) / 0.001 = 約 9 x 10^-11 F,大約 90 皮法拉。
平行板電容器在電壓 V 下儲存電荷 Q,其電容 C = Q/V 由幾何形狀決定。
電容器把能量儲存在兩板之間的電場中,而不是把電荷靜靜放著什麼也不做。它阻擋穩定的直流電,卻讓變化的訊號通過,這與一條普通電線恰好相反。
又称
另见