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🧮 Spherical Capacitor 計算機

專業免費的 Spherical Capacitor 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
11.1265 皮法(pF)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是球形電容器?

球形電容器由兩個同心的導體球殼組成,內球半徑為 a、外球半徑為 b,兩者之間以真空或介電質隔開。當球殼上帶有電荷時,會在兩者之間形成放射狀的電場,並將能量儲存起來。本計算器可依據這兩個半徑與介電質的相對介電常數,算出電容值。

使用方法

請以公尺(m)為單位輸入內半徑 a 與外半徑 b(b 必須大於 a),並填入填充於兩球殼間隙之材料的相對介電常數 εr(真空或空氣請填 1)。計算結果會以法拉(F)、皮法(pF)、奈法(nF)與微法(µF)四種單位呈現。

公式說明

電容的公式為

C = 4π \varepsilon_0 \varepsilon_r · ((a b) ÷ (b - a))
,其中 \varepsilon_0 = 8.854×10^{-12}\ F/m 為真空介電常數。當兩球殼越靠近(b \to a),間隙越小,電容就越大;若填入介電質(\varepsilon_r > 1),電容也會等比例增加。

實際範例

假設在真空中(\varepsilon_r = 1),a = 0.05\ m、b = 0.10\ m:a· b = 0.005、b - a = 0.05,因此 a· b/(b-a) = 0.1。代入公式得

C = 4π· 8.854×10^{-12}· 1· 0.1 ≈ 1.1126×10^{-11}\ F ≈ 11.13\ pF

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼 b 一定要大於 a?
因為外球殼必須將內球殼包覆在內;若 \(b \le a\),幾何結構不成立,電容值也就無法定義。
如果外球殼位於無限遠處呢?
當 \(b \to \infty\) 時,\(C \to 4\pi\varepsilon_0\varepsilon_r\,a\),也就是一個孤立球體的電容值。
介電質會影響計算結果嗎?
會。當間隙填入相對介電常數為 \(\varepsilon_r\) 的材料時,電容值會乘上 \(\varepsilon_r\) 倍。