电容的串联和并联
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1:电容并联(左)和串联(右)
$n$ 个电容并联和串联公式分别为
\begin{equation}
C=\sum_{i=1}^{n}C_i
\end{equation}
\begin{equation}
\frac{1}{C}=\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{C_i}
\end{equation}
特殊地,$n = 2$ 时并联公式可变形为
\begin{equation}
C = \frac{C_1 C_2}{C_1 + C_2}
\end{equation}
电容的并联
如fig. 1 左边为两电容器的并联,由于并联电压相等
\begin{equation}
U_1=U_2=U
\end{equation}
由电容的定义eq. 1 知道
\begin{equation}
\begin{aligned}
Q_1=C_1U\\
Q_2=C_2U
\end{aligned}
\end{equation}
所以,两电容器并联后总电容为
\begin{equation}
C=\frac{Q_1+Q_2}{U}=\frac{Q_1}{U}+\frac{Q_2}{U}=C_1+C_2
\end{equation}
\begin{equation}
C = C_1 + C_2
\end{equation}
对于 $n$ 个电容器的并联,可采取同样的证明方法,结果有
\begin{equation}
C=\sum_{i=1}^{n}C_i
\end{equation}
或者用数学归纳法证明,我们将此作为习题.
电容的串联
如fig. 1 右边为两电容器的串联.对于串联,两电容器电荷量 $Q$ 相等
\begin{equation}
Q_1=Q_2=Q
\end{equation}
由电容的定义eq. 1 知道
\begin{equation}
\begin{aligned}
U_1=\frac{Q}{C_1}\\
U_2=\frac{Q}{C_2}
\end{aligned}
\end{equation}
所以,两电容器串联后总电容为
\begin{equation}
{C} = \frac{Q}{U_1+U_2} = \frac{Q}{\frac{Q}{C_1}+\frac{Q}{C_2}} = \frac{C_1C_2}{C_1 + C_2}
\end{equation}
或
\begin{equation}
\frac{1}{C}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}
\end{equation}
与电容的并联类似,可证明对于 $n$ 个电容器的串联,有
\begin{equation}
\frac{1}{C}=\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{C_i}
\end{equation}
Exercise 1
用数学归纳法分别证明 $n$ 个电容器的串联和并联公式