同学们见过盛液化气的容器——液化气瓶，也见过盛水的容器——水桶，你见过盛电的容器——电容器吗？其实电容器就在我们身边，在电视机、收音机以及其它电子仪器中，电容器都是常用的电子器件，你想知道电容器是怎样存储电荷的吗？

一、电容器

两个彼此绝缘而又靠得很近的导体就组成一个电容器。实际上两块相互靠近的平行金属板，就是一个最简单的电容器——平行板电容器，这两块金属板叫做电容器的极板。

图3-6 电容器的充电

图3-7 电容器的放电

把两个极板分别跟电源的正、负极相连，可使两极分别带上等量异种电荷，这个过程叫做电容器的充电，如图3-6所示。电容器充电后断开电源，电荷就储存在极板上，两极板间就有电场存在，在充电过程中从电源获得的电能储存在电场中，称为电场能。一个极板上所带电荷量的绝对值，就叫做电容器所带的电荷量，用Q表示。

若电容器充电后再用导线把两极板相连，即可使极板上的异种电荷中和，电容器就不再带电，这个过程叫做电容器放电，如图3-7所示。

电容器在充电过程中，储存电荷的同时也储存了电能；在放电过程中，电场能又转化为其它形式的能。摄影用的闪光灯就是利用电容器的充放电来工作的，先用电池给大容量的电容器充电，之后使电容器在极短的时间（约千分之一秒）内放电，从而使闪光灯发出一道强烈的闪光。

电容器可以充入的电荷量Q是无限的吗？电容器容纳电荷多少与什么有关？

二、电容

电容器充电时，电容器的两极间就产生电势差。实验表明，电容器所带的电荷量Q越多，两极间的电势差U越大，电荷量和电势差成正比关系，两者的比值Q/U是一个常量。不同的电容器，这个比值一般是不同的。在两极间的电势差一定的条件下，这个比值越大，电容器带的电荷量越多。所以，这个比值反映着电容器储存电荷的能力。

电容器所带电荷量Q与两极板间的电势差U的比值，叫电容器的电容量。简称电容，用符号C表示，即

（3-3）公式表示，电容器的电容在数值上等于电容器两极板间的电势差为1V时所带的电荷量，但是电容C的大小与电容器所带的电荷量Q的多少和电容器两极间的电压U的大小无关，是由电容器本身的结构来决定。（请同学们想一想两个等高的圆柱形的水桶，一个底面积大，一个底面积小，它们的储水能力一样吗？）

在SI制中，电容的单位是法拉，简称为法，符号为F。在实际应用中，常以微法（μF）和皮法（pF）作为电容的单位，它们的换算关系是

三、平行板电容器的电容

平行板电容器的结构简单，它的两极就是两块平行金属板。我们通过下面的实验来了解平行板电容器的电容与哪些因素有关。

如图3-8所示，静电计用来测量平行板电容器两极板间的电势差U，保持极板上电荷量Q不变，分别改变两极板间的距离d和它们的正对面积S。由实验可知：S越小，静电计指示的电势差U越大，表示电容越小；d越小，静电计上指示的电势差U越小，表示电容越大。

图3-8 平行板电容器的实验

如果保持Q、S、d都不变，在两极板中间插入电介质，静电计指示的电势差U减小，说明电容变大。

理论和实验都可以证明：平行板电容器的电容与极板的正对面积S成正比，而与极板间距离d成反比。如果两极板间是真空，则平行板电容器的电容C0可表示为

式中，k为静电力常量，S、d、C0的单位分别是m2、m、F。

如果在两极板间插入电介质（如纸、云母、陶瓷等绝缘物质）时，电容器的电容会成倍增大，不同的电介质对电容器的影响不同，两极板间充满电介质时电容C与真空中的平行板电容器的电容C0的比值，叫做相对电容率（也叫相对介电常数）。用ε表示，即

在电介质中，平行板电容器的电容为

上式表明，电容器的电容是由两极板正对面积的大小、两极板间的距离以及极板间的电介质决定。表3-1是几种电介质的相对介电常数，空气的相对介电常数可近似地等于1。(www.daowen.com)

表3-1 是几种电介质的相对介电常数

四、常用电容器

如图3-9为常见的电容器。电容器可以按电介质分为：纸介电容器、云母电容器、陶瓷电容器、电解质电容器等；按可变程度分为：固定电容器、半可变电容器、可变电容器。电容器在电路图中的表示符号如图3-10所示。

电容器有两个重要参数：电容量和耐压值。选择电容器时，一定要注意电容器的这两个重要参数。一般来说，要使电容器的耐压值高于它工作时的电压。

例题 一正对面积为3cm2，板间距离为0.05mm的平行板真空电容器，其电容是多少？若中间充满相对电容率为6的云母，它的电容又是多少？

解 已知：S=3×10-4 m2，d=5×10-5 m，ε空气=1，ε介质=6。

求：C1，C2

图3-9 常见电容器

图3-10 电容器的表示符号

根据平行板电容器的电容公式，得

答：真空电容器的电容为53pF，当电容器两极间充满电容率为6的云母时，电容器的电容为318pF。

在实际电路中，电容器有很多应用。电子技术中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中起滤波、耦合等作用。

在生活和生产中，洗衣机、抽水机等设备中使用的电动机（如图3-11所示），启动时要用启动电容。我们经常还可以看到充电器（如图3-12所示）在拔下插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后才逐渐熄灭，这就是因为里面的电容存储了一部分电荷，在断电后逐渐放电的缘故。

图3-11 电动机

图3-12 充电器

习题3-2

1.要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时两极板间的场强减半，下述四种办法中应采用哪种方法？

（A）两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的4倍。

（B）两极板的电荷量减半，板间距离为原来的4倍。

（C）两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的2倍。

（D）两极板的电荷量减半，板间距离为原来的2倍。

2.一个电容为100μF、额定电压为6V的电容器，在电压为3V的电源上充电后，带电量是多少？

3.两极板间距为1mm的平行板电容器，若要使它的电容为1F，这个电容器的极板面积要多大？如果电容分别为1μF和1pF，极板面积应多大？

4.有一电容器两极板电势差为U，带电量为Q，如果使它的带电量再增加4.0×10-8 C，两极板间的电势差就增加50V，这个电容器的电容是多大？