電容器計算器 - Q、C、V 與極板幾何
使用 Q = CV 計算電荷、電容與電壓，或用 C = ε₀εᵣA/d 從平行板幾何求電容。
選擇計算模式：輸入電荷 (Q)、電容 (C) 與電壓 (V) 中任兩個來求第三個，或由極板面積、間距和介電常數計算電容。
電容器計算器 - Q、C、V 與極板幾何
使用 Q = CV 計算電荷、電容與電壓，或用 C = ε₀εᵣA/d 從平行板幾何求電容。
輸入電容 (C)、電壓 (V) 和電荷 (Q) 中任意兩個，用 Q = C × V 求未知的第三個量。
關於電容器計算器
電容器是一种無源雙端元件，在電场中儲存能量。基本關係为 Q = C × V，其中 Q 为庫侖 (C) 表示的電荷，C 为法拉 (F) 表示的電容，V 为伏特 (V) 表示的極板電壓。已知任意兩個量即可求第三個量。
實際電容常用 μF、nF、pF 標稱；1 F 在普通電壓下很大，超級電容则可达数百法拉。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、空氣约 1.0006、PTFE 为 2.2、FR4 为 4.7、水为 80，高 K 陶瓷可超過 10,000。
電容器用于储能、訊號耦合、去耦濾波、RC 定时和交流无功补偿。储能为 E = ½ × C × V²。並聯電容相加，串聯按倒数相加。选型时还需考虑額定電壓、介電强度和溫度係數，通常建议低于額定電壓 80% 工作。
計算範例
三个典型電容問題，展示 Q = CV 關係和平行板公式的用途。
| 已知值 | 計算結果 | 說明 |
|---|---|---|
| C = 100 μF = 1×10⁻⁴ F, V = 12 V | Q = C × V = 1.2 × 10⁻³ C = 1.2 mC | 100 μF 電解電容充到 12 V 时的儲存電荷，常見于小型直流電源濾波。 |
| Q = 50 μC = 5×10⁻⁵ C, V = 5 V | C = Q / V = 1×10⁻⁵ F = 10 μF | 求在 5 V 下儲存 50 μC 所需電容，适合储能電容选型。 |
| 極板: 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 走線與相距 0.1 mm 的接地平面之间、介质为 FR4 时的電容。 |
如何使用電容器計算器
- 選擇計算模式：電学量用“電荷 / 電壓 (Q = CV)”，物理尺寸用“平行板幾何”。
- 在 Q = CV 模式中填寫電容、電壓、電荷中的任意兩個，第三個留空，結果会以藍色醒目顯示。
- 在平行板模式中輸入平方米面積、米为單位的間距和 εᵣ；空氣/真空用 1，FR4 用 4.7，PTFE 用 2.2。
- 點擊計算查看結果；點擊重設清除欄位。
- 所有電容單位为 F，可换算：1 μF = 1×10⁻⁶ F，1 nF = 1×10⁻⁹ F，1 pF = 1×10⁻¹² F。
常見問題
什么是電容，它如何測量？
電容是單位電壓下儲存電荷的能力，C = Q/V，單位为法拉 (F)，實際常用 μF、nF 和 pF。
什么是介電常數 (εᵣ)？
εᵣ 表示材料相对真空增加電容的程度；空氣约 1.0006，FR4 约 4.7，数值越高，同样幾何下電容越大。
電荷與電流、電壓有什么關係？
Q = C × V，電流 I = dQ/dt = C × dV/dt，因此電流取决于電壓變化速度。直流穩態无電流，高频交流電流较大。
電容器極板之间的電场是多少？
平行板電容的電场 E = V/d，電荷密度 σ = ε₀ × εᵣ × V / d；擊穿场强取决于介质。
如何串聯和並聯電容器？
並聯電容相加：Ctotal = C1 + C2 + …；串聯按倒数合成：1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + …。
電容器儲存的能量是多少？
储能 E = ½ × C × V²，電壓加倍会使能量变为四倍；高壓大電容在維護前必须放電。