第一部分：電容器的電容C的【定義式】和【決定式】

平行板電容器電容C的【定義式】

電容器所存儲(chǔ)電荷量Q與兩端電壓U的比值為電容器的電容C，即

C = Q / U

表示當(dāng)存儲(chǔ)1Q的電荷量時(shí)若電壓為1V，那么電容為1F。

上述定義式僅表示在電路中量度該物理量的一種方法，我們不可以說”平行板電容器的電容C跟兩板間所帶的電荷量Q成正比，跟兩板間的電壓U成反比”。因?yàn)殡娙萜鞯碾娙軨是客觀存在的，當(dāng)兩板不帶電時(shí)，電容C依然存在。它的大小有【決定式】來決定。

決定式就是表示該物理量的大小都與哪些因素有關(guān)系，通常是由其物理特性決定的，與所連接電路無關(guān)。對(duì)于電容器的電容C來說：

C = εrS / 4πkd

其中k為靜電力常量，庫侖定律中的 k = 1 / (4πε0)，代入上面公式也可以得到更為簡潔的公式：

C = εrε0S / d

ε0是真空介電常數(shù)，等于8.854187818 x 10-12 F/m
εr為平板電容器絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)，跟材料有關(guān)系，它沒有量綱。εr越大，電容C越大
S為平行板正對(duì)面積。S越大，電容C越大
d為平行板之間的距離。d約大，電容C越小

電容器類比于水桶的概念，有助于快速理解電容器在電路中任一時(shí)刻電容C、電壓U、電荷Q三者的關(guān)系。

根據(jù)電容器電容C的定義式得到：

電荷Q = 電容C * 電壓U

對(duì)于水桶：

水的體積V = 底面積S * 水面高度H

我們可以做以下類比：

進(jìn)一步來理解和驗(yàn)證以上的類比否合理：

同樣電荷Q向不同的電容器充電，電容C越大電容器，電壓U越小。類比到水桶，同樣體積的水V倒入不同的水桶里，底面積S越大的桶子，水面高度H越小。
某一電容器，當(dāng)有更多的電荷Q注入，電壓U就會(huì)越來越高，直到達(dá)到電容器的極限耐壓值Umax。類比到水桶，某一水桶，只有更多體積的水V倒入，水面高度H就會(huì)不斷上升，直到達(dá)到水桶的高度Hmax。
電容器可以容納的最大電荷Qmax是指兩端電壓U達(dá)到極限耐壓值時(shí)的值： Qmax = C * Umax
類比到水桶，一個(gè)水桶可以盛水的最大水的體積Vmax是指當(dāng)水面高度H達(dá)到水桶高度時(shí)的值：Vmax= S * Hmax
平時(shí)我們說電容器充滿了，是指在電容器兩端的電壓等于了外部電源電壓，沒有電勢差之后，外部電源自然無法再向電容器充電。這時(shí)兩者電壓相同，C大的，所能存儲(chǔ)的如果能進(jìn)一步提高外部電壓，電容器兩端的電壓U還可以繼續(xù)升高直至極限耐壓值Umax。類比到水桶，我們假設(shè)有兩個(gè)水桶，兩者底部是互通的。當(dāng)水桶A（相當(dāng)于電壓源，也可以理解為電容器向電容器充電）的水面高度H比水桶B（相當(dāng)于電容器）高時(shí)，水會(huì)從水桶A注入到水桶B中，直到兩者的水面高度相同時(shí)停止。