电容
电容器是一种能在两个彼此分离的导体(比如一对金属板)上储存电荷的装置。你在电容器两端施加的电压越大，聚积的电荷就越多——而电容正是告诉你每施加一伏特电压能获得多少电荷。极板越大，或者极板间的间隙越小，电容器在相同电压下就能储存更多电荷。
公式
Q = C · V
- Q — 电荷量 (C): 电容器上储存的电荷量
- C — 电容 (F): 电容器每施加一伏特电压所储存的电荷量
- V — 电压 (V): 电容器两端的电势差，即电压
解题示例
一个电容为3法拉的电容器接在一个4伏特的电池两端。它能储存多少电荷？
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
自我检测
现在把同一个3法拉的电容器改接到一个6伏特的电池上。它能储存多少电荷？
- 24 C
- 2 C
- 正确答案: 18 C
对了！Q = C × V,所以3 F × 6 V = 18 C。
对于平行板电容器，如果把极板面积增大到原来的两倍，而间隙保持不变，电容会发生什么变化？
- 正确答案: 变为原来的两倍
- 保持不变
- 变为原来的一半
完全正确！C = ε₀A / d,所以极板面积A增大到两倍，电容也增大到两倍。
在哪里能看到
智能手机的触摸屏就是一张由微小电容器排成的网格：手指的出现会改变所在位置的电容，手机读出的正是哪个点发生了变化。计算机内存芯片里有数十亿个微小的电容器，每一个都为一个逻辑位储存电荷——充了电还是没充电，就是 1 还是 0。
常见误区
最核心的困惑是电容到底是什么：C 是器件几何结构的属性——由极板面积和间隙决定，C = ε₀A / d——而不是“充的电越多就越大”的东西。电容固定时，电荷只是跟随电压变化，Q = C · V：一个 3 F 的电容器接在 6 V 电池上储存 18 C 电荷，是接在 3 V 上时的两倍。而且间隙越大，电容器反而越弱——要在相同电压下储存更多电荷，极板必须靠得更近，而不是更远。
关联知识
电容器两端之所以存在电压，是因为电荷顶着库仑定律的推挤被堆积在了一起——这份储存起来的推力，正是上一课那种力的几何结构在硬件上的体现。电路模块早已认识这个器件：RC 时间常数 τ = R · C 决定了它充电有多快。接下来，电流会展示它们还能做一件截然不同的事：产生磁场。