电容 （电子元件电学物理量之一）

定义

基本概念

电容是表征电子元件（如电容器）储存电荷能力的物理量，也称为电容量。一般用

影响因素

电容的定义式给出了计算电容的方式，适用于所有相邻导体之间电容的计算。尽管电容器的种类很多，原理可以由右图的平行板电容器来描述，其电容公式可以通过以下公式计算：

电容矩阵

电容矩阵（Capacitance matrix）的引入是为了解决系统中由于存在多个导体而产生的互电容的计算问题。电容的定义式仅适用于两个相邻导体的情况。在实际生活中，多导体系统（如三相传输线）的运用是非常广泛的。如右图所示，每个导体与其余多个导体均存在耦合作用，两两之间会存在互电容（寄生电容）。在传输系统中，线路之间的电容耦合通常是非预期的，是比较棘手的问题，原因是它会产生噪声。为了处理这种情况，麦克斯韦引入了一种电位系数。以包含

电容器的种类繁多，按绝缘介质材料的不同来分类，可以分为: 瓷介、电解、薄膜、云母、纸介电容器；按其可调性又分为固定电容器、可变电容器和微调电容器。

电容器的充放电过程

电容器的充放电过程是进行电能与电场能量的交换过程。以图中的RC（电阻-电容）电路为例，其中G为电阻，E为电源。

断开电阻，当直流电源与电容接通后，与电源正极相连的金属极板上的自由电子在电源电压下形成电流（流向与电源负极相连的金属极板），电容开始充电。在这个过程中，与电源正极相连的金属极板失去越来越多的电子，逐渐积累正电荷，而与电源负极相连的金属极板获得越来越多的电子，逐渐积累负电荷。两金属板携带的正负电荷数始终保持大小相等，方向相反。这些电荷会在两极板间形成与电源方向相反的电压，随着电荷数越来越多，极板间的电压会越来越大，当该电压与电源相等时，电路中的电子不再受到电场力的作用而定向移动，电流消失，电容器充电过程结束。电容器的充电过程实质上是将电源的电能变成电容器的电场能量的过程和储存电能的过程。

当电容器充电完毕后，断开电源，将电容器与电阻接通，由于充电后的电容器，两个金属极板积累了相反的电荷，会在电路中形成电压，负电荷在电压的作用下，向带正电的金属极板上移动，形成电流，电容器开始放电。负电荷到达带正电的金属后，与积累的正电荷中和，称电中性。随着更多的电荷被中和，电路中的电压差越来越小，电路中的电流越来越低，当所有电荷中和过程结束，金属板不再带电，电压减少为0，电容器放电完毕。

电容器的充放电特性

如右图所示，电容器的充放电特性指的是电容器的电压（或者电流）在充放电过程中随着时间的变化过程。

在电容器刚开始充电时，由于金属板两端的电压为0，此时电路电压为最大值（电源电压）。因此，两个金属极板上的电荷快速积聚，电容器的电压迅速上升。由于电容器电压与电源电压相反，总电压逐渐下降，电容器的电压随着金属板积累电荷的速度下降逐渐放缓，直至与电源电压相等后不再上升。

在电容器刚开始放电时，电路电压为最大值（电容器电压），带负电的金属极板上的负电荷在电路电压的驱使下迅速向带正电荷的金属极板移动，电容器电压随着金属极板的电荷减少迅速下降。电容器电压的减少，导致电荷移动速度放缓，因此电容器电压的下降速度是逐渐放缓的，直到所有电荷中和过程结束，电容器电压下降为0，放电结束。

在RC电路中，一般情况下，完成一个充电或者放电过程的时间

电容器的阻抗特性

对于理想电容（纯电容）而言，其阻抗特性可由容抗

式中，

电容器的能量特性

仅考虑电容存储能量而不消耗能量的情况下，电容在时间

对于线性电容而言，其储存的能量与时间有如下更简洁的表达式。