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电容,电感

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电容

电容定义

电容 \(C\)

\[ C = \frac{Q}{V} \]

其中 \(Q\) 为一个极板电荷量,\(V\) 为两极板间电势差。

电容器:若导体 A(假设带正电)旁边放一个净电荷为零的导体 B,由于感应,B 中负电荷离 A 更近,A 的电势下降,而 A 带电量不变,故电容增加。

常见电容

电容器类型 几何参数 电容 \(C\)
孤立导体球 半径 \(R\) \(C = 4\pi\varepsilon_0 R\)
平行板电容器 极板面积 \(A\),间距 \(d\)\(d \ll \sqrt{A}\) \(C = \varepsilon_0 \dfrac{A}{d}\)
同轴圆柱形电容器(两共轴无限长导体圆筒) 内筒半径 \(a\),外筒半径 \(b\),长度 \(L\)\(L \gg b\) \(C = \dfrac{2\pi\varepsilon_0 L}{\ln(b/a)}\)
同心球形电容器(两同心导体球壳) 内球半径 \(a\),外球半径 \(b\) \(C = 4\pi\varepsilon_0 \dfrac{ab}{b - a}\)

注:

  • 孤立导体球可视为外球半径 \(b \to \infty\) 的同心球电容器特例。
  • 所有公式均假设极板/导体间为真空;若填充相对介电常数为 \(\kappa\) 的电介质,只需将 \(\varepsilon_0 \to \kappa\varepsilon_0\)
  • 同轴圆柱公式适用于“长圆筒近似”,边缘效应忽略。

电容器串并联

串联:

\[ \frac{1}{C_{\text{eq}}} = \sum \frac{1}{C_i} \]

并联:

\[ C_{\text{eq}} = \sum C_i \]

电容器串联,提高耐压;电容器并联,提高电容。