電容
電容器是一種能在兩個彼此分離的導體(比如一對金屬板)上儲存電荷的裝置。你在電容器兩端施加的電壓越大，聚積的電荷就越多——而電容正是告訴你每施加一伏特電壓能獲得多少電荷。極板越大，或者極板間的間隙越小，電容器在相同電壓下就能儲存更多電荷。
公式
Q = C · V
- Q — 電荷量 (C): 電容器上儲存的電荷量
- C — 電容 (F): 電容器每施加一伏特電壓所儲存的電荷量
- V — 電壓 (V): 電容器兩端的電勢差，即電壓
解題示例
一個電容為3法拉的電容器接在一個4伏特的電池兩端。它能儲存多少電荷？
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
自我檢測
現在把同一個3法拉的電容器改接到一個6伏特的電池上。它能儲存多少電荷？
- 24 C
- 2 C
- 正確答案: 18 C
對了！Q = C × V,所以3 F × 6 V = 18 C。
對於平行板電容器，如果把極板面積增大到原來的兩倍，而間隙保持不變，電容會發生什麼變化？
- 正確答案: 變為原來的兩倍
- 保持不變
- 變為原來的一半
完全正確！C = ε₀A / d,所以極板面積A增大到兩倍，電容也增大到兩倍。
在哪裡能看到
智慧型手機的觸控螢幕，本質上是一整片微小電容器排成的網格：你的手指一出現，就改變了該處的局部電容，手機再讀取是哪個位置變了。電腦記憶體晶片則是由數十億個微觀電容器組成，每一個都為一個邏輯位元持有電荷——帶電或不帶電，一或零。
常見誤解
最核心的混淆在於電容到底是什麼：C 是裝置幾何結構的性質——極板面積與間距，C = ε₀A / d——並不會因為你多充了電就跟著變大。在電容固定的情況下，電荷只是緊跟著電壓，Q = C · V：一個 3 F 的電容器接在 6 V 的電池上會儲存 18 C，是接在 3 V 時的兩倍。而且間隙越大，電容器反而越弱——想在相同電壓下裝更多電荷，極板得要更近，而不是更遠。
關聯知識
電容器兩端之所以存在電壓，是因為電荷頂著庫侖定律堆積在一起——上一課那個力的幾何結構，落到硬體上就是這股儲存起來的推力。電路模組早就見過這個裝置：RC 時間常數 τ = R · C 講的就是它充電的快慢。接下來，電流要揭露它們還有截然不同的本領：產生磁場。