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输入计算

数学公式

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  1. Stored Energy (E = ½CV²)

    Stored Energy (E = ½CV²): 电容电荷计算器

    E in joules; C = Capacitance × Unit factor (farads)

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结果

储存电荷
0.0012
库仑 (C)
电荷 1,200 µC
电容 0.0001 F
储存能量 0.0072 J

电容电荷计算器是什么?

这个工具基于基本公式 \(Q = C \times V\) 来计算电容储存的电荷量,其中 Q 是电荷(单位:库仑),C 是电容(单位:法拉),V 是极板两端的电压。它还会给出以微库仑为单位的电荷值,以及电容中储存的能量,非常适合用于电子电路设计、实验测量和物理作业。

如何使用

先输入电容值并选择对应的单位(F、mF、µF、nF 或 pF)。实际使用的电容器通常以微法(µF)或皮法(pF)标注,所以请选对单位。接着输入电容两端施加的电压(单位:伏特),即可瞬间读出储存的电荷量。

公式详解

电容储存的电荷与施加的电压成正比:\(Q = C \cdot V\)。电容 C 表示每伏特电压下器件能储存多少电荷。储存的能量则遵循 \(E = \tfrac{1}{2} \cdot C \cdot V^{2}\),这也正是充满电的电容能瞬间释放大量能量的原因。

显示 Q、C 和 V 之间关系的三角形
\(Q = C \times V\) 三角形可帮助变换公式以求出任意未知量。
连接电池的平行板电容器,显示电荷、电压和电容
当接入电压 V 时,电容器在极板上储存电荷 Q。

计算实例

假设有一个 100 µF 的电容,充电到 12 V。首先换算单位:100 µF = 0.0001 F。则 $$Q = 0.0001 \times 12 = 0.0012 \ \text{C}$$ 即 1,200 µC。储存的能量为 $$\tfrac{1}{2} \times 0.0001 \times 12^{2} = 0.0072 \ \text{J}$$

常见问题

电荷的单位是什么?库仑(C)。1 库仑等于 1 安培电流在 1 秒内所转移的电荷量。

电压必须是正值吗?真正起作用的是电压的大小;负电压只是表示电荷的符号相反。

为什么能量公式里电压要平方?因为随着电荷不断积累,电压会逐渐升高,所以平均每单位电荷所做的功是最终电压的一半,于是得到 \(E = \tfrac{1}{2}CV^{2}\)。

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