电容是静电学的基本概念之一。该术语是指积累电荷的能力。您可以谈论单个导体的电容，您可以谈论两个或多个导体的系统的电容。物理过程类似。
与电容相关的基本概念
如果导体已接收到电荷 q，则其上会出现电势 φ。这个电位取决于几何形状和环境——对于不同的导体和条件，相同的电荷会导致不同的电位。但 φ 总是与 q 成正比：
φ=Cq
系数 C 和称为电容。如果我们谈论的是一个由多个导体（通常是两个）组成的系统，当给一个导体（包层）充电时，就会产生电位差或电压 U：
U=Cq，因此 C=U/q
电容可以定义为电势差与引起它的电荷之比。 SI 中的容量单位是法拉（他们过去常说法拉）。 1 F = 1 V/1 Cl。换句话说，1 库仑的电荷产生 1 伏的电位差的系统具有 1 法拉的容量。 1 法拉是一个非常大的值。在实践中，分数值——皮法、纳法、微法——是最常用的。
在实践中，这种连接允许电池能够承受比单个电池更高的介电击穿电压。
电容器容量的计算
在实践中，作为具有归一化电容的元件，最常用的是 电容器，由两个扁平导体（端子）组成，由电介质隔开。这种电容器的电容计算公式如下：
C=(S/d)*ε*ε0
在哪里：
- C为电容，F；
- S 是刀片的面积，平方米；
- d——盖板之间的距离，m；
- ε0 - 电常数，常数，8.854*10−12 调频;
- ε - 介电常数，无量纲值。
由此不难理解，电容与覆盖物的面积成正比，与导体之间的距离成反比。电容还受用于分隔盖板的材料的影响。
要了解决定电容的量如何影响电容器存储电荷的能力，您可以做一个心理实验来创建一个具有最高可能电容的电容器。
- 您可以尝试增加绕组的面积。这将导致设备的尺寸和重量急剧增加。为了减小由电介质隔开的层的尺寸，它们被卷起（成管、扁平煤块等）。
- 另一种方法是减少盖子之间的距离。并非总是可以将导体彼此非常靠近，因为介电层必须能够承受覆盖层之间的一定电位差。厚度越小，绝缘间隙的电气强度越低。如果我们使用这种方式，那么这种电容器的实际应用就会变得毫无意义——它只能在极低的电压下工作。
- 增加介电导磁率。这种方式取决于当前生产技术的发展。绝缘材料不仅要具有高的导磁率值，还要具有良好的介电性能，并将其参数保持在所需的频率范围内（随着电容器工作频率的增加，介电特性会降低）。
球形或圆柱形电容器可用于一些专门或研究装置。
球形电容器的容量可由下式计算
C=4*π*ε0 *R1R2/(R2-R1)
其中 R 是球体的半径，π=3.14。
对于圆柱形电容器设计，电容计算如下：
C=2*π*ε*ε0 *l/ln(R2/R1)
l 是圆柱体的高度，R1 和 R2 是它们的半径。
原则上，这两个公式与扁平电容器的公式没有区别。电容总是由端子的线性尺寸、端子之间的距离和电介质的特性决定。
串联和并联连接电容器
可以接电容 串联或并联，创建具有新特征的集合。
并联
如果电容器并联连接，则所得电池的总电容等于其组件所有电容的总和。如果电池由相同设计的电容器组成，则可以认为是将所有极板的面积相加。在这种情况下，电池的每个元件上的电压将相同，并且电荷会累加。对于三个并联的电容器：
- U=U1=U2=U3;
- q=q1+q2+q3;
- C=C1+C2+C3.
串联连接
串联时，每个电容的电荷相同：
q1=q2=q3=q
总电压按比例分布 到电容器的电容:
- ü1=q/C1;
- ü2=q/C2;
- ü3= q/C3.
如果所有电容器都相同，则每个电容器上的电压相同。总电容为：
C=q/(U1+U2+U3)，因此 1/C=( U1+U2+U3)/q=1/C1+1/С2+1/С3.
电容器在工程中的应用
使用电容器作为电能的蓄能器是有意义的。因此，它们无法与电化学源（原电池、电容器）竞争，因为它们存储的能量很小，并且由于通过电介质的电荷泄漏而导致的相当快速的自放电。但是它们能够长时间储存能量然后几乎立即释放能量的能力被广泛使用。该特性用于摄影用闪光灯或用于激发激光的灯中。
电容器在无线电工程和电子学中非常常见。电容器在谐振电路中用作电路的频率保持元件之一（另一个元件是电感）。还使用了电容器在不捕获交流分量的情况下阻止直流电的能力。这种应用通常用于划分放大器级以消除一个级的直流模式对另一级的影响。大容量电容器用作电源中的平滑滤波器。还有无数其他电容器应用，它们的特性被证明是有用的。
一些实用的电容器设计
实践中使用了多种扁平电容器设计。设备的设计决定了它的特性和应用。
可变电容器
一种常见的可变电容器（交流电容器）由一块由空气或固体绝缘体隔开的可移动和固定板组成。活动板绕轴旋转，增加或减少重叠面积。当可移动单元被撤回时，极间间隙保持不变，但极板之间的平均距离也增加了。绝缘体的介电常数也保持不变。通过改变盖子的面积和它们之间的平均距离来调整电容。
氧化物电容器
这种电容器过去被称为电解电容器。它由两条箔片组成，由浸在电解液中的纸质电介质隔开。第一个带用作一个盖子，第二个用作电解质。电介质是其中一个金属条上的一层薄薄的氧化物，第二个金属条用作集电器。
因为氧化层很薄，电解质靠近它，所以可以在中等尺寸的情况下获得相当大的容量。这样做的代价是低工作电压 - 氧化层不具有高电气强度。随着工作电压的增加，电容器的尺寸必须显着增加。
另一个问题是氧化物具有单向导电性，因此此类电容器仅用于遵守极性的直流电路中。
电离器
如上图所示，传统的增加方法 电容器 有天然的局限性。因此，真正的突破是电离器的创造。
尽管该设备被认为是介于电容器和电池之间的中间体，但它本质上仍然是电容器。
通过使用双电层，线圈之间的距离大大减少。具有相反电荷的离子层用作这些层。由于泡沫多孔材料，可以显着增加盖子的表面积。因此，可以获得容量高达数百法拉的超级电容器。此类设备的固有缺陷是工作电压低（通常在 10 伏以内）。
技术的发展并没有停滞不前——许多领域的灯已被双极晶体管取代，而它们又被单极三极管所取代。电感器正在尽可能地摆脱电路设计。电容器在第二世纪没有放弃自己的地位，自莱顿罐发明以来，它们的设计并没有发生根本性的变化，也没有观察到它们职业生涯结束的前景。
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