如何理解电容？
好的，咱们就来好好聊聊电容这个东西，尽量讲得透彻些，让你觉得这就是一个老朋友在跟你聊天。
想象一下，你有个水杯，往里面倒水，水面会升高对吧？电容有点像这个水杯，只不过它装的不是水，而是电荷。
电容的基本结构：两个“邻居”和中间的“墙”
最简单的电容，它长什么样呢？其实就是两片互相靠近的导电材料（我们叫它“极板”），这两片材料之间隔着一层不导电的材料（我们叫它“电介质”）。
极板 (Plates): 这就像是你水杯的内壁，可以储存东西。在电容里，它能储存电荷。通常是用金属做的，比如铜、铝。
电介质 (Dielectric): 这是夹在两块极板中间的那层“墙”。它很重要，因为它不导电，所以能防止电荷直接从一块极板跑到另一块。同时，它的性质也会影响电容储存电荷的能力。常见的电介质有陶瓷、塑料薄膜、云母、空气等等。想想你水杯的材质，瓷的、玻璃的，它们都不漏水，对吧？电介质就是这个作用。
电容是怎么“存电”的？
咱们先把电容接到一个电源上，比如一个电池。电池就像一个泵，它会把电子从电池的负极“抽”出来，送到电容的一个极板上。同时，它又会把另一个极板上的电子“推”走，送到电池的正极。
负极板： 电池的负极会把电子“挤”到这个极板上。因为电子带负电，所以这个极板就积累了大量的负电荷。
正极板： 这个极板上的电子被电池的另一端“吸”走了，所以就剩下带正电的原子核（因为失去了电子）。
你看，两块极板之间，一块带负电，一块带正电，它们之间就形成了一个“电场”。就像你往水杯里倒水，水位升高，水面和杯底之间就有一个“势”的区别。电容储存电荷，就是把电荷堆积在极板上，使得两块极板之间产生一个电压。
电容值 (Capacitance) – 它能装多少电？
就像我们说一个水杯能装多少升水一样，电容也有一个衡量它储存电荷能力的参数，叫做“电容值”，单位是法拉 (Farad)，简称“法”。但是，一法拉是一个非常非常大的单位，实际应用中我们更常用微法 (μF)、纳法 (nF) 和皮法 (pF)。
电容值的大小主要跟什么有关呢？
1. 极板的面积 (Area of Plates): 极板面积越大，能储存的电荷就越多。就像你水杯越宽，能倒的水越多一样。
2. 极板之间的距离 (Distance between Plates): 极板之间的距离越近，储存的电荷能力越强。这有点反直觉，但想想看，距离越近，它们之间的电场就越强，就能吸引和排斥更多的电荷。就像两块磁铁，靠得越近，吸力越强。
3. 电介质的性质 (Nature of Dielectric): 不同的电介质材料，它们的“介电常数”不一样，介电常数越高的材料，电容值就越大。这个介电常数可以理解为电介质材料“容忍”电场存在的能力，或者说它能帮助极板储存更多电荷的能力。有些电介质在电场作用下，内部的原子/分子会发生极化，这也有助于增强电容的储存能力。
所以，电容值 (C) 和这三者之间的关系大致可以写成： $C propto frac{A imes epsilon}{d}$ ，其中 A 是极板面积，d 是极板距离，$epsilon$ 是电介质的介电常数。
电容的“充放电” – 动态的过程
电容储存电荷不是一成不变的，它是一个动态的过程。
充电 (Charging): 当你把电容接上电源时，电荷就会不断地从电源流向电容。一开始，电源的电压大于电容上的电压，电流就比较大。随着电容储存的电荷越来越多，它两端的电压也在升高。当电容两端的电压等于电源电压时，电流就停止了，充电也就完成了。
放电 (Discharging): 如果你把电容从电源上断开，然后接到一个电阻上（比如一个小灯泡），电容里储存的电荷就会通过这个电阻释放出来。电流会从电容的一个极板流向另一个极板，直到电容上的电荷被完全释放干净，电压变为零。这个过程通常比较快，会看到小灯泡瞬间亮一下然后熄灭。
电容在电路中的作用 – 它到底是做什么的？
理解了电容的结构和充放电，我们就能明白它在电路里为什么这么重要了。
1. 储存电能: 这是最基本的功能。电容就像一个临时的“电池”，可以储存和释放电能。比如在相机闪光灯电路中，电容会储存大量电能，然后在需要时瞬间释放出来形成强光。
2. 滤波 (Filtering): 电容有一个很有趣的特性：它对直流电（电荷定向流动）有一定的阻碍作用（隔离），但对交流电（电荷方向不断变化）的阻碍作用却相对较小（可以看作是让交流电“通过”）。利用这个特性，我们可以在电源电路中加入电容，滤掉电源中不想要的“杂波”（比如交流成分），让输出的直流电更平滑、更稳定。就像一个筛子，把直流电的“大颗粒”留住，把交流电的“小颗粒”放过去。
3. 耦合 (Coupling): 在信号传输中，有时候我们希望将一个电路中的交流信号传递到另一个电路，但又不想让这两个电路之间的直流成分相互影响（比如直流偏置电压不同）。这时就可以在两个电路之间串联一个电容，它只会让交流信号通过，而阻止直流信号的传递，起到“隔直流、通交流”的作用。
4. 定时 (Timing): 电容的充放电需要时间。利用这个特性，我们可以设计一些电路，让它们的工作时间或频率与电容的充放电速度相关。比如在定时器电路中，通过控制电容的充放电时间来控制计时。
5. 旁路 (Bypass): 当电路中某些部分产生高频噪声时，可以在这些部分并联一个电容，将噪声电流“旁路”到地线，避免影响其他敏感电路。
总结一下，电容就是一个“储能”的元件，它能储存电荷，并在这个过程中在两块极板之间产生电压。它的核心在于那两块极板和中间的电介质。电容的充放电过程是动态的，而它在电路中的作用也是多种多样的，从简单的储能到复杂的滤波、耦合，它都是不可或缺的。
希望这么说，你能对电容有一个更直观、更深入的理解，就像认识了一个新朋友一样，知道它的模样、它的性格和它能做什么。
想象一下，你有个水杯，往里面倒水，水面会升高对吧？电容有点像这个水杯，只不过它装的不是水，而是电荷。
电容的基本结构：两个“邻居”和中间的“墙”
最简单的电容，它长什么样呢？其实就是两片互相靠近的导电材料（我们叫它“极板”），这两片材料之间隔着一层不导电的材料（我们叫它“电介质”）。
极板 (Plates): 这就像是你水杯的内壁，可以储存东西。在电容里，它能储存电荷。通常是用金属做的，比如铜、铝。
电介质 (Dielectric): 这是夹在两块极板中间的那层“墙”。它很重要，因为它不导电，所以能防止电荷直接从一块极板跑到另一块。同时，它的性质也会影响电容储存电荷的能力。常见的电介质有陶瓷、塑料薄膜、云母、空气等等。想想你水杯的材质，瓷的、玻璃的，它们都不漏水，对吧？电介质就是这个作用。
电容是怎么“存电”的？
咱们先把电容接到一个电源上，比如一个电池。电池就像一个泵，它会把电子从电池的负极“抽”出来，送到电容的一个极板上。同时，它又会把另一个极板上的电子“推”走，送到电池的正极。
负极板： 电池的负极会把电子“挤”到这个极板上。因为电子带负电，所以这个极板就积累了大量的负电荷。
正极板： 这个极板上的电子被电池的另一端“吸”走了，所以就剩下带正电的原子核（因为失去了电子）。
你看，两块极板之间，一块带负电，一块带正电，它们之间就形成了一个“电场”。就像你往水杯里倒水，水位升高，水面和杯底之间就有一个“势”的区别。电容储存电荷，就是把电荷堆积在极板上，使得两块极板之间产生一个电压。
电容值 (Capacitance) – 它能装多少电？
就像我们说一个水杯能装多少升水一样，电容也有一个衡量它储存电荷能力的参数，叫做“电容值”，单位是法拉 (Farad)，简称“法”。但是，一法拉是一个非常非常大的单位，实际应用中我们更常用微法 (μF)、纳法 (nF) 和皮法 (pF)。
电容值的大小主要跟什么有关呢？
1. 极板的面积 (Area of Plates): 极板面积越大，能储存的电荷就越多。就像你水杯越宽，能倒的水越多一样。
2. 极板之间的距离 (Distance between Plates): 极板之间的距离越近，储存的电荷能力越强。这有点反直觉，但想想看，距离越近，它们之间的电场就越强，就能吸引和排斥更多的电荷。就像两块磁铁，靠得越近，吸力越强。
3. 电介质的性质 (Nature of Dielectric): 不同的电介质材料，它们的“介电常数”不一样，介电常数越高的材料，电容值就越大。这个介电常数可以理解为电介质材料“容忍”电场存在的能力，或者说它能帮助极板储存更多电荷的能力。有些电介质在电场作用下，内部的原子/分子会发生极化，这也有助于增强电容的储存能力。
所以，电容值 (C) 和这三者之间的关系大致可以写成： $C propto frac{A imes epsilon}{d}$ ，其中 A 是极板面积，d 是极板距离，$epsilon$ 是电介质的介电常数。
电容的“充放电” – 动态的过程
电容储存电荷不是一成不变的，它是一个动态的过程。
充电 (Charging): 当你把电容接上电源时，电荷就会不断地从电源流向电容。一开始，电源的电压大于电容上的电压，电流就比较大。随着电容储存的电荷越来越多，它两端的电压也在升高。当电容两端的电压等于电源电压时，电流就停止了，充电也就完成了。
放电 (Discharging): 如果你把电容从电源上断开，然后接到一个电阻上（比如一个小灯泡），电容里储存的电荷就会通过这个电阻释放出来。电流会从电容的一个极板流向另一个极板，直到电容上的电荷被完全释放干净，电压变为零。这个过程通常比较快，会看到小灯泡瞬间亮一下然后熄灭。
电容在电路中的作用 – 它到底是做什么的？
理解了电容的结构和充放电，我们就能明白它在电路里为什么这么重要了。
1. 储存电能: 这是最基本的功能。电容就像一个临时的“电池”，可以储存和释放电能。比如在相机闪光灯电路中，电容会储存大量电能，然后在需要时瞬间释放出来形成强光。
2. 滤波 (Filtering): 电容有一个很有趣的特性：它对直流电（电荷定向流动）有一定的阻碍作用（隔离），但对交流电（电荷方向不断变化）的阻碍作用却相对较小（可以看作是让交流电“通过”）。利用这个特性，我们可以在电源电路中加入电容，滤掉电源中不想要的“杂波”（比如交流成分），让输出的直流电更平滑、更稳定。就像一个筛子，把直流电的“大颗粒”留住，把交流电的“小颗粒”放过去。
3. 耦合 (Coupling): 在信号传输中，有时候我们希望将一个电路中的交流信号传递到另一个电路，但又不想让这两个电路之间的直流成分相互影响（比如直流偏置电压不同）。这时就可以在两个电路之间串联一个电容，它只会让交流信号通过，而阻止直流信号的传递，起到“隔直流、通交流”的作用。
4. 定时 (Timing): 电容的充放电需要时间。利用这个特性，我们可以设计一些电路，让它们的工作时间或频率与电容的充放电速度相关。比如在定时器电路中，通过控制电容的充放电时间来控制计时。
5. 旁路 (Bypass): 当电路中某些部分产生高频噪声时，可以在这些部分并联一个电容，将噪声电流“旁路”到地线，避免影响其他敏感电路。
总结一下，电容就是一个“储能”的元件，它能储存电荷，并在这个过程中在两块极板之间产生电压。它的核心在于那两块极板和中间的电介质。电容的充放电过程是动态的，而它在电路中的作用也是多种多样的，从简单的储能到复杂的滤波、耦合，它都是不可或缺的。
希望这么说，你能对电容有一个更直观、更深入的理解，就像认识了一个新朋友一样，知道它的模样、它的性格和它能做什么。
网友意见
窃以为是实验做得少了。
用不干胶封箱胶带和烧烤用的铝箔就可以 DIY 一个高压电容来玩。这可以帮助理解电容是储存电荷的一个装置， 同时还可以储存电场能量。
至于原理，18世纪就有人发明了莱顿瓶（ Leyden jar）。
最基本的电容器包括 2 个电极，儲存的电荷数量相等，符號相反。电极本身是导体，由介電質/绝缘体隔开。电极的金屬常用的鋁片或鋁箔。
事实上，两个存在电位差的相互之间有一定距离的导体就能形成“分布电容”，介质可以是它们之间的任何不良导体。例如三极管的任意两个极，电阻的两个引线，同一个线圈的两匝不同位置的导线。
电容和电阻， 电容和电感或者三者的组合可以构成 低通LPF、高通HPF以及带通BPF滤波器。
电容两端电压不能突变是因为电荷不能无中生有， 电荷的移动需要时间。电荷的总量除以电流的大小，单位（量纲）就是时间。
电容通高频、阻低频，同样是因为电荷的移动需要时间。
电容捉摸不透，是实验做得少了。
LCR 电路，需要做实验来理解和记忆它们的行为特点。
虽然统一场论、相对论以及麦克斯韦方程也许能帮助您理解电容器， 但一般来说，初中知识和足够的好奇和时间（也就是耐心）就够了。
说点离题的，耳机音响发烧友为了更低的 ESR、ESL 购买银箔电容是种令人发哂的举动。铝在 19 世纪拿破仑时代比黄金还珍贵。 如果需要更低的 ESR、ESL，买耐压更高的电容就够了。低介质损耗的无极电容有聚苯和云母电容。
不愿意动手， 一个简单的电路仿真的例子也可以帮助理解电容“分布电容”的行为。
*** 结电容影响了 Q1 的开关时间， 尽管您在图中看不到， 但是晶体管的 SPICE 模型里是有电容的
CJE=1.67169e-11 CJC=6.97553e-12
.MODEL Q2n5550g npn +IS=2.0224e-13 BF=244.645 NF=1.10004 VAF=226.045 +IKF=0.00672562 ISE=3.77781e-09 NE=3.82644 BR=24.4645 +NR=1.5 VAR=52.5701 IKR=0.0672562 ISC=1.74978e-14 +NC=1 RB=2.43982 IRB=0.1 RBM=0.102669 +RE=0.215028 RC=1.07514 XTB=0.603834 XTI=4 +EG=1.08787 CJE=1.67169e-11 VJE=0.99 MJE=0.258722 +TF=4.60207e-10 XTF=0.818874 VTF=8.82706 ITF=0.0104657 +CJC=6.97553e-12 VJC=0.539546 MJC=0.325708 XCJC=0.9 +FC=0.487522 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5 +TR=9.57121e-06 PTF=0 KF=0 AF=1 https://www.mouser.com/ProductDetail/ON-Semiconductor/2N5550?qs=vLkC5FC1VN%2FatOqiLjunIQ==
【未完待续】
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