超越電阻：會記憶的元件
直流那幾階裡的一切，本質上都是電阻：一個把電壓乘上電流直接變成熱、瞬間完成、對前一刻發生什麼毫無記憶的元件。現在我們要認識兩個行為完全不同的元件。電容器（電容器）與電感（電感）並不把能量燒掉——它們儲存能量，稍後再交還回來。儲存而非消耗，光是這一點差別，就打開了一個全新的世界。
關鍵字是變化。電阻只在乎此刻跨在它兩端的電壓；電壓加倍，電流就加倍，故事結束。電容器與電感在乎的卻是事情變化得多快。對變化率（而非數值大小）作出反應，正是從穩定直流通往隨時間變化訊號的那道門——也就是充滿本階其餘篇章的交流與正弦波。
電容器：一個小型充電水桶
從物理上看，電容器幾乎什麼都不是：兩片導電板，中間隔著一層絕緣體、相距一髮之微，永不相觸。把電電荷推上其中一板，另一板上等量的電荷就被排開；電荷堆積，兩板之間建立起電壓。它每一伏特能存下多少電荷，就是它的電容（電容），以法拉為單位——簡直就是水桶的大小。這個關係漂亮又簡單：Q = C times V。
把它對時間微分，就得到電容器的定義式：I = C times dV/dt。用白話讀——電流流進電容器，只在它的電壓正在變化時發生。把它充飽，電流就逐漸減到零；在穩定直流下，一個充滿的電容器完全不通過電流，行為像一個斷路。具體來說，把 1 mA 推進一個 100 nF 的電容器，它的電壓會以 dV/dt = I/C = (1 times 10^-3) / (100 times 10^-9) = 10^4 V/s 的速率攀升——大約每一微秒 10 mV。這道緩坡，正是水桶在抗拒電壓的驟然跳變。
能量去了哪裡？進入兩板之間的電場，以 E = 1/2 times C times V^2 的形式儲存，並在電容器放電時悉數歸還。一個充到 12 V 的 1000 uF 蓄水庫存有 E = 0.5 times (1000 times 10^-6) times 12^2 = 0.072 J，也就是 72 mJ。這正是為什麼去耦電容要緊貼在飢渴的晶片旁邊：它是一個本地水塔，在晶片猛灌電流的瞬間傾倒所存的電荷，讓那條又長又細的供電管路永不塌陷。
電感：電流的飛輪
電感是電容器的鏡像。從物理上看，它不過是一圈線圈。讓電流流過線圈，磁場便環繞著它；能量就儲存在這磁場裡。它每一安培電流能建立多少磁場，就是它的電感（電感），以亨利為單位。電容器把能量存在與電壓相連的電場裡，而電感則存在與電流相連的磁場裡——同一個道理，只是把電壓與電流對調。
它的定義式是電容器的對偶：V = L times dI/dt。電壓出現在電感兩端，只在它的電流正在變化時發生；而你越想快速改變那電流，它就反推得越凶。取一個 10 mH 的電感，其電流每一毫秒上升 1 A（1000 A/s）：它兩端便產生 V = L times dI/dt = (10 times 10^-3) times 1000 = 10 V。現在想像把一個線圈的開關猛然斷開——電流想在幾微秒內停下，dI/dt 變得巨大，電感便甩出一道凶狠的電壓尖峰。這正是為什麼繼電器或馬達上要跨接一個飛輪二極體：給被困住的電流一條安全的路慢慢消散。
它儲存的能量是 E = 1/2 times L times I^2；一個載著 2 A 的 10 mH 線圈存有 0.5 times (10 times 10^-3) times 2^2 = 0.02 J，也就是 20 mJ，全在磁場中。在穩定直流下電流恆定，所以 dI/dt = 0，電感看起來就只是一段普通的導線。想像一個沉重的旋轉飛輪：你無法叫它瞬間加速或瞬間停下，而電感抗拒電流驟變正是出於同樣的道理。一個誠實的提醒：這些乾淨的式子描述的是理想元件。真實電感的繞線有電阻，真實電容器會微微漏電、也有自己微小的串聯電阻——它們是極佳的起點模型，但終究只是模型。
完美的對偶
把這兩個元件並排擺好，一個驚人的對稱便浮現出來：它們是鏡像雙生子。把電壓換成電流、電場換成磁場，一個元件的行為就變成另一個的。這種對偶是整個電子學裡最優雅的模式之一，也是絕佳的記憶輔助——把一個元件學透，另一個幾乎就免費奉送了。
CAPACITOR INDUCTOR stores in an ELECTRIC field a MAGNETIC field bucket size capacitance C [farad, F] inductance L [henry, H] defining law I = C times dV/dt V = L times dI/dt resists a sudden change in VOLTAGE sudden change in CURRENT energy 1/2 times C times V^2 1/2 times L times I^2 in steady DC open (blocks DC) wire (passes DC) everyday twin a rechargeable bucket a spinning flywheel
為何這對小元件打開了整個本階
儲存的能量再加上一個電阻，就給了你計時。把一個電容器（或電感）接到電阻上，電荷必須流過那份電阻，因此它無法瞬間充滿或排空——它沿著一條平滑曲線、以一個特有的步調緩緩就位。那個步調就是你將在第 2 篇精通的 RC（或 RL）時間常數，是電子學裡每一次延遲、閃爍與平滑動作背後的心跳。
現在不只驅動它們一次，而是一再地、用一個重複的擺動去驅動——那就是第 3 篇交流的正弦波。因為這些元件對變化的速率作出反應，較快的擺動所遇到的阻礙，與較慢的不同：這種隨頻率而變的阻礙稱為電抗。把電抗與單純的電阻結合，你就得到阻抗——元件如何反推一個正弦波的完整故事；在第 4 篇裡，它最好畫成一支會旋轉的小箭頭，而不是單一的數字。
最後，把電容器、電感與電阻擺在一起，你就能偏愛某些頻率、同時排拒其他頻率。那就是帶有截止頻率的濾波器；調得恰到好處，一個 RLC 迴路會在單一尖銳的共振頻率上鳴響，而我們會在分貝這個壓縮刻度上、透過波德圖讀出整條頻率響應（第 5 篇）。所以這一篇是奠基石：只要掌握電容器儲存電荷、電感儲存磁能，本階其餘所有巧妙的玩意兒，都不過是這對元件換上不同裝扮罷了。