电容器计算器 - Q、C、V 与极板几何
使用 Q = CV 计算电荷、电容和电压，或用 C = ε₀εᵣA/d 根据平行板几何计算电容。
选择计算模式：输入电荷 (Q)、电容 (C) 和电压 (V) 中任意两个来求第三个，或根据极板面积、间距和介电常数计算电容。
电容器计算器 - Q、C、V 与极板几何
使用 Q = CV 计算电荷、电容和电压，或用 C = ε₀εᵣA/d 根据平行板几何计算电容。
输入电容 (C)、电压 (V) 和电荷 (Q) 中任意两个，用 Q = C × V 求未知的第三个量。
关于电容器计算器
电容器是一种无源双端元件，在电场中储存能量。基本关系为 Q = C × V，其中 Q 为库仑 (C) 表示的电荷，C 为法拉 (F) 表示的电容，V 为伏特 (V) 表示的极板电压。已知任意两个量即可求第三个量。
实际电容常用 μF、nF、pF 标称；1 F 在普通电压下很大，超级电容则可达数百法拉。平行板模型用 C = ε₀ × εᵣ × A / d 描述，ε₀ = 8.854187817 × 10⁻¹² F/m，εᵣ 对真空为 1、空气约 1.0006、PTFE 为 2.2、FR4 为 4.7、水为 80，高 K 陶瓷可超过 10,000。
电容器用于储能、信号耦合、去耦滤波、RC 定时和交流无功补偿。储能为 E = ½ × C × V²。并联电容相加，串联按倒数相加。选型时还需考虑额定电压、介电强度和温度系数，通常建议低于额定电压 80% 工作。
计算示例
三个典型电容问题，展示 Q = CV 关系和平行板公式的用途。
| 已知值 | 计算结果 | 说明 |
|---|---|---|
| C = 100 μF = 1×10⁻⁴ F, V = 12 V | Q = C × V = 1.2 × 10⁻³ C = 1.2 mC | 100 μF 电解电容充到 12 V 时的储存电荷，常见于小型直流电源滤波。 |
| Q = 50 μC = 5×10⁻⁵ C, V = 5 V | C = Q / V = 1×10⁻⁵ F = 10 μF | 求在 5 V 下储存 50 μC 所需电容，适合储能电容选型。 |
| 极板: A = 0.01 m², d = 0.1 mm = 0.0001 m, εᵣ = 4.7 (FR4) | C = ε₀ × 4.7 × 0.01 / 0.0001 ≈ 4.16 nF | 10 cm × 10 cm PCB 走线与相距 0.1 mm 的接地平面之间、介质为 FR4 时的电容。 |
如何使用电容器计算器
- 选择计算模式：电学量用“电荷 / 电压 (Q = CV)”，物理尺寸用“平行板几何”。
- 在 Q = CV 模式中填写电容、电压、电荷中的任意两个，第三个留空，结果会以蓝色高亮。
- 在平行板模式中输入平方米面积、米为单位的间距和 εᵣ；空气/真空用 1，FR4 用 4.7，PTFE 用 2.2。
- 点击计算查看结果；点击重置清空字段。
- 所有电容单位为 F，可换算：1 μF = 1×10⁻⁶ F，1 nF = 1×10⁻⁹ F，1 pF = 1×10⁻¹² F。
常见问题
什么是电容，它如何测量？
电容是单位电压下储存电荷的能力，C = Q/V，单位为法拉 (F)，实际常用 μF、nF 和 pF。
什么是介电常数 (εᵣ)？
εᵣ 表示材料相对真空增加电容的程度；空气约 1.0006，FR4 约 4.7，数值越高，同样几何下电容越大。
电荷与电流、电压有什么关系？
Q = C × V，电流 I = dQ/dt = C × dV/dt，因此电流取决于电压变化速度。直流稳态无电流，高频交流电流较大。
电容器极板之间的电场是多少？
平行板电容的电场 E = V/d，电荷密度 σ = ε₀ × εᵣ × V / d；击穿场强取决于介质。
如何串联和并联电容器？
并联电容相加：Ctotal = C1 + C2 + …；串联按倒数合成：1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + …。
电容器储存的能量是多少？
储能 E = ½ × C × V²，电压加倍会使能量变为四倍；高压大电容在维护前必须放电。