電容計算器

重點速覽：電容（capacitance）是描述電容器（capacitor）儲存電荷能力的物理量。電容器是一種常見的電子元件，由兩塊被絕緣介質（電介質）隔開的導體（極板）組成；當在兩極板間施加電壓時，正負電荷會分別聚集在兩塊極板上，從而『儲存』電荷與電場能量。電容的定義是：電容器所儲存的電荷 Q 與其兩端電壓 V 之比：C = Q/V。這個比值對特定電容器是一個常數——也就是說，同一個電容器，你施加的電壓越大，它儲存的電荷就越多，但兩者的比值（電容 C）保持不變。電容 C 只取決於電容器本身的『幾何結構與材料』（極板面積、極板間距、電介質種類），與所施加的電壓或儲存的電荷無關。電容的 SI 單位是『法拉（farad，符號 F）』，定義為每伏特電壓儲存 1 庫侖電荷（1 F = 1 C/V）。以本工具預設為例：某電容器儲存電荷 Q = 0.001 C，兩端電壓 V = 10 V，則電容 C = 0.001/10 = 1×10⁻⁴ F = 100 μF。要特別注意，1 法拉是一個『非常大』的電容——絕大多數實用電容器的電容都遠小於 1 F，因此常用較小的單位：微法（μF，10⁻⁶ F）、奈法／納法（nF，10⁻⁹ F）、皮法（pF，10⁻¹² F）。電容器所儲存的能量為 E = ½·C·V² = ½·Q·V = Q²/(2C)。電容的應用極其廣泛，幾乎是所有電子電路的基本元件：第一，濾波與平滑——電源電路中用電容平滑整流後的電壓、濾除雜訊。第二，儲能——閃光燈、除顫器瞬間釋放大量能量；超級電容用於快速儲能。第三，耦合與去耦——阻隔直流、通過交流訊號。第四，調諧與定時——與電感／電阻組成 LC、RC 電路，用於收音機選台、振盪器、定時電路。第五，觸控螢幕（電容式觸控）、感測器等。使用電容公式要注意：第一，C = Q/V 是電容的『定義式』，適用於任何電容器；至於電容值本身，平行板電容器可由 C = ε·A/d 計算（ε 為介電常數、A 為極板面積、d 為間距）。第二，須用 SI 單位（Q 用庫侖 C、V 用伏特 V，結果為法拉 F）。第三，多個電容器串聯時總電容減小（1/C總 = Σ1/Cᵢ）、並聯時總電容相加（C總 = ΣCᵢ），與電阻相反。第四，電容器兩端電壓不能瞬間突變。第五，本計算器電荷取非負值、電壓須大於 0。總之，本計算器讓你由儲存電荷與兩端電壓，快速算出電容值，是理解電容器、電路儲能與電子元件的實用工具。