储存电荷的元件叫做电容器。最简单的电容器由两块扁平的导电板组成,中间有个空隙。电容器所带的电荷量与两个极板之间的电压成正比。而描述元件储存电荷能力的物理量就叫电容,它的大小等于单位电压可以储存的电荷量。电容的单位是法拉 (F),以物理学家迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 的名字命名,定义为在施加 1伏特电压的元件能够储存 1库仑电荷所对应的电容量。1库仑 (C) 是 1安培的电流在 1秒钟内转移的电荷量。
为了最大限度地提高效率,电容器极板可以分层堆叠或缠绕成线圈,而且要让极板间的空隙非常小极板间隙通常使用绝缘物质填充作为介电材料,在一定程度上阻挡了两极板间的电场。这使得极板可以储存更多的电荷,而且不会发生短路或产生电弧。
电容器经常出现在使用振荡电流的有源电路中例如收音机等音频设备。电容器几乎可以瞬间充放电这使得它们可被用来产生或过滤电路中某些频率的信号。电流方向周期性变化的信号可以时而给电容器充电,时而让它放电。当电流方向颠倒时,电容器两极板的充放电情况也随之改变。
一般来说,电容器允许高频信号通过,阻挡较低频率的信号。电容的大小决定了它允许通过的信号的截止频率。多个电容器可以组合为滤波电路,得到一个特定频率电信号,或消除电信号中的特定频率。
更强的超级电容器采用了纳米技术制造出的超薄材料层,如石墨烯,其电容量是相同尺寸传统电容器的10至100倍。但它们的响应时间比传统的电介质电容器慢得多,因此不能用于高频充放电的电路。
莱顿瓶
莱顿瓶是一种用来储存静电的装置,发明于1745年。
莱顿瓶是最原始的电容器,这种装置利用贴附在玻璃瓶内外表面的导电金属箔片来储存电荷在 18 世纪40 年代,埃瓦尔德·冯·克莱斯特和彼得·范·米森布鲁克分别独立地发明出了莱顿瓶。由于米森布鲁克是荷兰莱顿大学的一名教师,因此这个装置被命名为莱顿瓶。莱顿瓶由两片金属箔片充当导体,分别贴合在瓶子的内外表面 (早期的莱顿瓶用瓶内装的水充当内侧导体)。有-根铁棒穿过玻璃瓶的木盖,铁棒的顶端是球形的电极,下端连着一条金属链。金属链连着内表面的金属箔或浸入水中。给电极充电,且外表面金属箔没有接地时,瓶子的内表面和外表面会存上相反的电荷。 据估计,早期的莱顿瓶最多可充电20000至60000 伏特。