法拉
1746 年，彼得·範·穆森布羅克在萊頓往玻璃瓶裡倒了水，又把一根導線插進去，再用起電機給它充電。助手一隻手拿著瓶子，另一隻手碰了一下導線。電擊猛烈得讓穆森布羅克寫信告訴同行：無論如何他都不會再做這個實驗了。
這隻瓶子成了第一個電容器：瓶裡的水和瓶外的手是兩塊極板，中間的玻璃是絕緣體。在一定電壓下極板能容納多少電荷，由電容來表示。一法拉就是 1 V 電壓能使其帶上 1 C 電荷的電容。這非常大：整個地球作為一個球體，電容也只有約 710 µF。
| 記號 | F |
| 定義 | 庫侖每伏特 · C/V · kg⁻¹·m⁻²·s⁴·A² |
| 參考值 | ε₀ — 8.854 187 8·10⁻¹² F/m · 半徑 1 m 的球 — 111 pF · 地球作為球體 — 約 710 µF |
| 引入 | 1881 年，巴黎國際電學大會 · 1960 年起納入國際單位制 |
| 標準 | ISO 80000-6 · IEC 60384 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| 典型值 | 10 pF — 示波器探頭 · 100 nF — 晶片引腳旁 · 3000 F — 超級電容器 |
01 · 定義
每伏特一庫侖
電容 C 表示：要讓導體的電壓升高一伏特，需要給它加多少電荷。用兩塊極板最容易看清這一點。一塊帶正電，另一塊帶負電，兩板之間就產生電場。極板越大、靠得越近，在同樣的電壓下容納的電荷就越多。
極板之間的絕緣體會增大電容。它的分子在電場中轉動，部分抵消電場。玻璃使電容增大約 7 倍，鈦酸鋇陶瓷則增大一千倍甚至更多。儲存的能量與電壓的平方成正比。
小電容器上的「104」是什麼意思
陶瓷圓片上只寫得下三位數字和一個字母。前兩位數字是數值的開頭，第三位表示後面補幾個零，合起來就是以皮法為單位的電容。數字後面的字母表示偏差。選好數字，下方就會顯示電容及其範圍。
要用兩塊空氣間隙為 1 mm 的極板得到 1 F，每塊極板的面積得有 113 km²。電容為 1 F 的孤立球體，半徑將達 9 百萬 km。超級電容器另闢蹊徑：電荷附著在多孔碳的表面，電荷之間的間隙只有約一奈米。一公克這樣的碳就有數百平方公尺的表面積。
為什麼從電容器中抽出玻璃時會打出火花
左邊是最高 15 kV 的高壓電源，它通過 100 MΩ 的電阻器給兩塊 20 × 20 cm 的方形極板充電。紅色極板為正，青綠色極板為負。黃線表示兩板之間的電場：線越密，電場越強。極板右邊的柱條把電場與空氣的擊穿強度（約 3 kV/mm）作比較。可以在兩板之間推入絕緣體。右邊的放大鏡顯示它的分子：紅端為正，青綠端為負。電源可以斷開，這時電荷無處可去。「放電」按鈕把能量交給燈泡。
電源正在給極板充電。
02 · 換算
| 單位 | 數值 | 常見於何處 |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
舊電容器上的「MFD」指微法，而不是毫法。皮法過去寫作「MMFD」，即微微法。
3000 F、2.7 V 的超級電容器約儲存 11 kJ 能量，和一節 AA 鹼性電池差不多。
整個地球的電容約為 710 µF，還不如電源裡一隻 1000 µF 的濾波電容器大。
03 · 數量級
04 · 測量儀器
05 · 書寫規則
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
1956 年，安德魯·湯普森和道葛拉斯·蘭帕德找到了一種電容可以計算出來的電容器。四根長圓柱立在正方形的四個角上。相對兩對圓柱之間每公尺長度的電容等於 ε₀·ln 2 / π，約 1.953 549 pF/m。只要截面具有精確的對稱性，幾乎無論形狀如何，這一結論都成立。長度用雷射干涉儀測量，電容便由長度得出。
2019 年以後，常數 h 和 e 成為精確值，法拉通過歐姆與它們聯繫起來。在已知頻率下，用正交電橋把量子霍爾電阻基準與電容器作比較：C = 1 / (2πfR)。各國國家實驗室就是這樣復現法拉的，準確度達到百萬分之幾。
一滴酸改變果汁的顏色，鹽為火焰染色，水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面，按學科和字母順序排列。
開啟目錄 →