(本為譯自 The
Electronics Club 的 Capacitance and Uses of
Capacitors）
電容（值） Capacitance
電容（符號 C）是電容器儲存電荷（store
charge）能力的度量。大的電容表示可以儲存更多的電荷。電容的單位是 farad，符號 F。不過 1F 很大，所以前面加了一些字首來表示比較小的值：
電荷與能量儲存 Charge and Energy
Stored
儲存在電容器（capacitor）的電荷數量為：
電荷（charge）被儲存的時候，電容器（capacitor）同時也儲存了能量（energy）：
注意，電容器（capacitor）會把儲存的能量還給電路，而不是像電阻一樣以轉換成熱的方式把電能「用光」。儲存在電容器（capacitor）裡的能量，比貯存在電池中的小很多，所以大多數時候沒辦法當作實際的能量來源。
電容抗 Capacitive Reactance
Xc
電容抗 Capacitive Reactance Xc 是一種電容器抵抗交流電（AC）的度量。像電阻一樣，它的單位是 ohm，Ω，不過電抗比電阻複雜，因為它會隨著流經電容器的電氣信號頻率，和電容（C）大小而變。
Xc
在低頻時變大，高頻時變小。在穩定直流（DC）頻率為零時，Xc 無限大（完全抵抗），因此，電容器交流（AC）通行，直流（DC）阻隔。
例如：一個 1μF
的電容，信號50
Hz時電抗為 3.2
kΩ，可是當頻率提高至 10 kHz
時電抗則僅有
16Ω。
注意：符號 Xc 是用來區分電容抗與電感抗的不同，電感抗是電感的特性之一，符號 XL 。這種區分很重要，因為 XL 隨著頻率而增加（與 XC 相反）。如果 XL 與
Xc 同時存在電路上，綜合電抗（X）是兩者之差。更多資訊請看「阻抗與電抗」一文。
電容器的串聯與並聯 Capacitors in Series and
Parallel
實際電路上很少將兩個或多個電容器串聯應用，不過並聯倒是很有用，可以得到大的電容值，例如用在電源供應上的平滑作用。注意這些公式與電阻的串並聯運算剛好相反。
電容器充電 Charging a capacitor
下面電路圖中，由供應電壓 Vs
提供電流，透過電阻 R
對電容 C
充電。 剛開始跨在電容器的電壓 Vc
為零， 隨著充電 Vc 漸漸增加。 當 Vc = Vs 時，電容器充電完成。 充電電流 I 取決於橫跨在電阻上的電壓 Vs –
Vc：
充電電流，I = ( Vs – Vc ) / R
（注意 Vc
是漸增的）
剛開始時 Vc =
0 V ， 所以初始電流 Io = Vs /
R
當電荷 Q
開始增加（Vc = Q /
C）時，Vc
也增加，使跨在電阻上的電壓減少，因而減少充電電流。這意味著充電速度會漸漸地變慢。時間常數（time
constant）：
時間常數大，表示電容器充電慢。注意，時間常數是含有電容電阻之電路的特性，它不是電容器本身的特性。
時間常數是充電（或放電）電流（I）降至初始電流（Io）的 1/e 時所需的時間。「e」是自然對數的底，數學上很重要的一個數字（就像 π
一樣）。「e」= 2.71828（取 6 個有意義的數字），所以我們可以概略地說：時間常數是電流降至初始電流 1/3
所需的時間。
每經過一次時間常數，電流降至
1/e（約
1/3）。5次常數（5RC）之後，電流降至少於初始電流的
1%，我們可以合理地說電容器已經完全充電。不過事實上電容器永遠充不滿！
圖下方顯示電壓（V）隨著充電而增加。剛開始電壓變化快速，因為電流很大；不過隨著電流減少，電荷增加變慢，電壓增加也慢得多了。
經過 5
個時間常數（5RC）之後，電容器幾乎被充滿，它的電壓幾乎等於供電電壓。我們可以合理地說：經過 5RC
後，電容完全充電了。雖然實際上充電會永遠持續下去（或者直到電路被改變了）。
電容器放電 Discharging a
capacitor
圖的上方顯示電容器放電時，電流是如何減少的。初始電流 Io
決定於跨在電容器上的初始電壓 Vo
與電阻
R：
初始電流 Io = Vo /
R
注意，電容器充電和放電的電流圖形是一樣的。這種型態的圖形是一種指數遞減的範例。
圖下方顯示電壓（V）隨著放電而遞減。剛開始電流很大，因為電壓很大，所以電荷損失很快，而電壓快速下降。因為電荷損失，電壓下降，導致電流變小，所以放電速度漸漸變慢。
經過 5
個時間常數（5RC）之後，電容器的電壓幾乎為零。我們可以合理地說：電容完全放電了。雖然實際上放電會永遠持續下去（或者直到電路被改變了）。
電容器的使用 Uses
of Capacitors
電容器使用在許多不同的用途：
l Timing
– 例如以 555 timer IC
來控制充電和放電。
l Smoothing – 例如電源供應器。
l Coupling – 例如在音響系統的兩級之間，和喇叭的連接。
l Filtering – 例如音響系統的 tone control。
l Tuning
– 例如無線電，收音機系統。
l Strong
energy – 例如攝影機的閃光燈電路
電容耦合 Capacitor
coupling（CR -
coupling）
電路的各個部份（sections）可能會用電容器彼此相連，因為電容器讓
AC（變化的）信號通過，而擋下DC（穩定的）信號。這稱作電容耦合（capacitor coupling
或 CR -
coupling）。它用在音響系統的級間，讓音響信號（AC）通過時，避免任何直流（DC）電壓出現其中，例如連接喇叭。它也用作示波器（oscillcope）的「AC」開關。
電容耦合的精確動作由 RC
常數來決定。注意電阻 R
可能出現在下一個電路部份，而不是單獨分立的一個電阻。
為了在音響系統中成功電容耦合，信號必須以極小或無失真地通過。這可以藉由RC
常數大於「最低頻信號所需的時間週期T（典型的 20Hz，T = 50
ms）」而達成。
當 RC >> T
時的輸出
當時間常數遠大於輸入信號的時間週期時，電容器沒有足夠時間做明顯的充電或放電，因此信號可以幾乎無（可忽略）失真地通過。
當 RC = T
時的輸出
當時間常數等於時間週期時，你可以看到電容器在信號改變之前，有時間做部份的充電或放電。結果信號通過 CR – coupling
時出現明顯的信號失真。注意輸入信號的突然變化是如何通過電容器到輸出的。
當 RC << T
時的輸出
當時間常數遠小於時間週期時，電容器在輸入信號每一次突然改變之後，有足夠時間做完全的充電或放電。實際上只有 「突然變化」
的部份通過到輸出，並且以 「釘子」
形狀一正一負交互呈現。這可以用在一個需要偵測信號突然變化的系統中，不過緩慢變化的部份要忽略掉。
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