在电子工程与物理学领域，电感与电容是构成所有无源电路的两大基石。无论是简单的滤波电路，还是复杂的射频通信系统，理解并准确应用电感电容公式都是解决工程问题的关键。本页面旨在为电子工程师、物理学生及硬件爱好者提供一份详尽的电感电容公式指南，涵盖从微观物理定义到宏观电路计算的各个方面。
我们将深入探讨自感系数、互感系数、电容决定式以及阻抗计算等核心概念，并通过实际案例和对比分析，帮助您建立起完整的知识体系。无论您是寻找瞬时的公式参考，还是希望深入理解背后的物理机制，这里都能为您提供有价值的信息。
电感（Inductance）是导体的一种固有属性，它描述了导体中电流变化时产生感应电动势的能力。理解电感公式是分析变压器、电感器及电机工作原理的前提。
电感量 定义为磁链 与产生该磁链的电流 之比。这是计算电感的通用定义，适用于任何形状的线圈。
其中：
L：电感量，单位亨利（H）；
Ψ：磁链，单位韦伯·匝（Wb·turns）；
N：线圈匝数；
Φ：穿过单匝线圈的磁通量，单位韦伯（Wb）；
I：流过线圈的电流，单位安培（A）。
对于常见的长直螺线管，若其长度为 ，横截面积为 ，匝数为 ，且内部充满磁导率为 的介质，其电感公式为：
此公式表明，电感量与匝数的平方成正比，与截面积成正比，与长度成反比。这也是为什么高频变压器通常使用高磁导率铁氧体磁芯来增大电感量的原因。
当两个线圈靠近时，一个线圈的电流变化会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感。互感系数 的定义式为：
其中 为耦合系数，取值范围在 0 到 1 之间。当 时，称为全耦合，常见于理想变压器模型。
电容（Capacitance）是衡量导体储存电荷能力的物理量。与电感不同，电容主要涉及电场能量。掌握电容公式对于设计电源滤波、信号耦合及储能系统至关重要。
电容 定义为极板所带电荷量 与两极板间电势差 之比：
此式为比值定义法，电容的大小取决于电容器本身的结构，而与 和 无关。
对于最简单的平行板电容器，其电容大小由以下因素决定：
其中：
εᵣ：相对介电常数；
ε₀：真空介电常数（≈8.85×10⁻¹² F/m）；
S：正对面积；
d：极板间距。
该公式揭示了电容的“决定因素”：面积越大、间距越小、介电常数越高，电容值越大。这也是电解电容能做小体积大容量的原理（利用氧化膜极薄且介电常数较高）。
在实际工程中，同轴电缆和球形电容器也很常见。圆柱电容器公式为：
C = (2πεL) / ln(R₂/R₁)
其中 为内半径， 为外半径， 为长度。
在交流电路（AC）中，电感和电容的表现不再是简单的电阻，而是表现为“阻抗”（Impedance）。理解这一概念是进行电路分析的核心。
在角频率为 的正弦交流电中：
感抗与频率成正比。频率越高，电感对电流的阻碍作用越大，表现为“通直流，阻交流”；高频时相当于开路。
容抗与频率成反比。频率越高，电容对电流的阻碍作用越小，表现为“通交流，隔直流”；高频时相当于短路。
在电阻R、电感L、电容C串联的电路中，总阻抗 为：
当 时，电路发生串联谐振，此时阻抗最小（等于R），电流最大。谐振频率为：
谐振电路广泛应用于无线电选台、滤波器设计等领域。
在并联电路中，导纳 的概念更为方便。总导纳 为：
并联谐振时，阻抗最大，电流最小。此时电感支路和电容支路中的电流可能远大于总电流，因此并联谐振又称“电流谐振”，常用于高频振荡电路。
电感和电容不仅是电路元件，更是能量的存储介质。理解它们的储能公式对于电源设计和能量回收系统非常重要。
电感储存的能量以磁场形式存在。当电流从0增加到 时，电感储存的能量 为：
可见，电感储能与电感量和电流的平方成正比。这也是开关电源（Buck/Boost）利用电感进行能量转移的基础。
电容储存的能量以电场形式存在。当电压从0增加到 时，电容储存的能量 为：
电容储能与电容量和电压的平方成正比。超级电容器之所以能存储大量能量，正是因为其巨大的电容值和高工作电压。
在理想的LC电路中，能量在电场和磁场之间周期性交换。当电容放电完毕时，电场能为0，磁场能达到最大；当充电完毕时，磁场能为0，电场能达到最大。总能量守恒：
对电感和电容的认知经历了漫长的过程，以下是关键的时间节点：
迈克尔·法拉第发现了电磁感应定律，为电感概念奠定了实验基础。他观察到变化的电流可以在邻近线圈中产生电流。
约瑟夫·亨利独立发现了自感现象，后来亨利（Henry）被用作电感的单位，以纪念他的贡献。
首批电容器——莱顿瓶被发明，人们开始能够存储静电荷，电容的研究由此起步。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦建立了统一的电磁场理论，将电感和电容纳入到场的理论框架中，推导出了电磁波的存在。
Φ代表磁通量（Magnetic Flux），单位是韦伯（Wb）。它表示穿过线圈截面的磁场线的总量。在电感计算中，磁链Ψ = NΦ（N为匝数），电感L = Ψ/I。简单来说，Φ是产生电感的“磁”的来源。
电容并联时总电容C=C1+C2+...+Cn，容量增加，相当于极板面积增大；电容串联时1/C=1/C1+1/C2+...+1/Cn，总容量减小，相当于极板间距增大。这与电阻的串并联规律恰好相反。
谐振频率公式为 f = 1 / (2π√(LC))。此时感抗和容抗相互抵消（XL=XC），电路呈现纯电阻特性，阻抗最小，电流最大。这是无线电接收机选频的基础原理。
电感线圈通常由铜线绕制而成，铜线本身具有电阻。这个电阻称为直流电阻（DCR）。它在直流或低频下表现为损耗，导致发热；在交流下，它还会影响电路的Q值（品质因数），导致谐振峰变宽。
| 物理量 | 基本单位 | 常用子单位 | 换算关系 |
|---|---|---|---|
| 电感 (L) | 亨利 (H) | mH, μH, nH | 1 H = 10³ mH = 10⁶ μH = 10⁹ nH |
| 电容 (C) | 法拉 (F) | μF, nF, pF | 1 F = 10⁶ μF = 10⁹ nF = 10¹² pF |
| 频率 (f) | 赫兹 (Hz) | kHz, MHz, GHz | 1 MHz = 10³ kHz = 10⁶ Hz |
| 真空介电常数 | F/m | - | ε₀ ≈ 8.854 × 10⁻¹² F/m |
| 真空磁导率 | H/m | - | μ₀ ≈ 4π × 10⁻⁷ H/m ≈ 1.257 × 10⁻⁶ H/m |