电容入门：电容有什么作用、正负极怎么分、104 怎么读、耐压怎么选，以及电容为什么会鼓包爆开

电解电容（elco）的长脚是正极、短脚是负极——外壳套管上的那道条纹则永远标示负极，而且是剪脚之后唯一还留着的标记。陶瓷电容没有极性。像 104 这样的代码按“10 后面加 4 个零”来读，单位是皮法（pF），也就是 100nF；耐压（voltage rating）是上限，不是目标：5V 电路就选 16V 或更高的电容。

电容在 Arduino 或 ESP32 电路里起什么作用？

电容就是一个小小的电荷蓄水池：两片金属极板，中间隔着一层绝缘层（介质）。接上电压，电子就会聚集在一片极板上，同时被推离另一片极板——它像一个迷你水箱那样“蓄满”。没有任何电子穿过那层绝缘层：只有在极板充电或放电的过程中才有电流流动，所以充满了的电容会隔断直流。又因为电容两端的电压由储存的电荷决定（V = Q ÷ C），而电荷进出的速度受限于电路允许的电流，电容两端的电压不可能瞬间跳变——它的用处正是来自这个特性。

从这一个特性衍生出三种你会反复遇到的用途：滤波（smoothing）（填补电源上的电压凹陷——电源正常时水箱蓄水，电源掉压时水箱放水）、去耦（decoupling）（守在芯片旁边的迷你电源），以及定时（timing）（经由电阻充电所需的时间，成了电路的时钟）。我们已经有三篇教程叫你为前两种用途装电容：在 NRF24L01 无线模块两端加 10–100µF、救活 SIM800L 的大电容，以及防止 ESP32 欠压复位（brownout）的滤波电容。读完这一页，那些“在这里加个电容”的指示就全都说得通了。

下面这段动画视频（英文）展示了电荷如何在电容的两片极板之间聚集：

想动手练习，我们的电子入门套件已经备齐：绿色电解电容（套管上印着 100µF 和 50V）、小陶瓷电容、830 孔面包板、杜邦线、电阻、LED 和按钮——再加一块 Arduino Uno 当 5V 电源（附 Type B USB 线）。Uno 板本身就是这个主题的活教材：它的电源插座（barrel jack）旁边就立着两颗电解电容。还没有开发板？可以直接选附 Uno R3 的套件版本或附 ESP32 的版本。

电容的哪只脚是正极、哪只是负极？

电解电容上有三个标记指向同一个答案：长脚 = 正极，短脚 = 负极，套管上的条纹 = 负极那一侧。套件里那颗绿色电解电容，条纹是沿着套管一侧往下的一道浅色条带——条带下方的那只脚就是负极。脚的长短只在全新零件上靠得住：一旦剪过脚，或是从旧电路上拆下来，条纹就是唯一的证据。有一个例外：钽电容（黄色或橙色的小珠子）同样有极性，但上面的 + 号或条纹标的是正极——先认清种类，再读标记。

电解电容不过是“两片金属”，为什么会有极性？因为它的绝缘层不是一片塑料——而是用电化学方法只在正极铝箔上生长出来的一层氧化铝，厚度大约是每伏化成电压 1.3 到 1.5 纳米——也就是几十到几百纳米，即使是 50V 的电解电容，也只有零点几微米。极性接对时，这层膜是近乎完美的绝缘体。接反了，这层膜就像二极管一样单向导通：变成负极铝箔承受正电压，而负极箔上只有一层天然氧化膜，只能承受约 1V——超过这个值，即使电压很低，也会有大电流开始穿透它，Nichicon 的应用指南里有详细说明。也正因为这层膜极薄，电解电容才能把大容量塞进小小的铝罐里。

陶瓷电容则是对称的：两片相同的金属电极夹着陶瓷介质，所以没有“正确”的方向——怎么插都行。

类型	套件里的样子	极性标记	安装
电解电容（elco）	绿色或黑色套管的圆柱体；绿色那颗印着 100µF 50V	浅色条纹 = 负极；短脚 = 负极	必须按极性安装
陶瓷 / 瓷片电容	印着数字代码的橙褐色小圆片	无	任意方向

电容上的 104 这类数字怎么读？

电解电容体积够大，数值可以直接印上去——套件里的绿色套管写着 100µF（容量）和 50V（耐压）。陶瓷圆片太小印不下，所以改用以皮法为单位的三位数代码：前两位是数字，第三位是后面要加几个零。104 的意思是 10 后面加 4 个零：100,000pF。因为 1,000pF = 1nF、1,000nF = 1µF，所以 100,000pF 就是 100nF，也就是 0.1µF——你最常遇到的去耦电容值。代码后面的字母则代表误差：J 为 ±5%，K 为 ±10%，M 为 ±20%。

代码	算法	容量
22	只有两位数 = 直接就是数值，不加零	22pF
101	10 + 1 个零 = 100pF	100pF
102	10 + 2 个零 = 1,000pF	1nF
103	10 + 3 个零 = 10,000pF	10nF
104	10 + 4 个零 = 100,000pF	100nF（0.1µF）
224	22 + 4 个零 = 220,000pF	220nF（0.22µF）
474	47 + 4 个零 = 470,000pF	470nF（0.47µF）

最好的练习是拿真零件来读：从套件里拿几颗陶瓷圆片，对照上表读出它们的代码。然后看看你的 Uno 板：电源插座旁边那两个银色小罐是贴片（SMD）电解电容，在我们产品照片里的那块板上，它们印着 47 和 16V。电解电容上不带单位的数字以微法为单位——47µF，耐压上限 16V——而罐顶的黑色半圆就是贴片版的负极标记，作用和绿色电解电容上的条纹一样。电阻的色环则在我们的电阻教程里讲解。

耐压是什么意思？为什么它是上限而不是目标？

电容的耐压（voltage rating），是电容内部绝缘层能持续承受的最高电压。还记得前面那层氧化膜吗：它按额定电压所需的厚度生长出来，而每种绝缘体都有电场强度的极限，也就是电压除以厚度。超过这个极限，漏电流就会急剧上升——漏电变成热，热又加剧漏电。耐压比实际需要更高从来不会损坏任何东西：绝缘层更厚，只是要用更大面积的铝箔来得到同样的容量，所以代价只是体积大一些。

实际做法：远远低于上限使用，因为耐压针对的是峰值电压，不是平均值。纹波（ripple）和插电瞬间的浪涌会叠加在直流之上，而同一份 Nichicon 指南规定，直流加上纹波峰值不得超过额定电压——万用表显示的却只是平均值。5V 电路用 16V 或 25V 的电容就很从容；套件里的 50V 电解电容，用在我们所有 5V 和 12V 项目上都绰绰有余。危险的是反过来——用耐压比原来更低的电容去替换，就是通往下文“鼓包和爆开”的捷径。

为什么 104 陶瓷电容放在芯片旁边，大电解电容放在电源处？

104 陶瓷电容和大电解电容放在不同位置，是因为电源上的两种电压凹陷发生的速度不同。ATmega328P 或 ESP32 这类芯片在几纳秒之内就会改变电流需求，因为它们的晶体管在每一个时钟周期同时开关（Uno 上每秒 1,600 万次），但流过长导线的电流没办法变得那么快——每根导线都有电感，而电感会抵抗电流的变化。就在那几纳秒里，芯片引脚上的电压出现凹陷。解决办法不是更强的电源，而是更近的蓄水池：离电源引脚几毫米的 100nF 陶瓷电容，能在导线反应过来之前填补那纳秒级的缺口。这就是为什么 Uno R3 官方原理图在芯片电源引脚旁边放了一颗 100nF 陶瓷电容。

大电解电容则擅长相反的工作：更慢但更深的凹陷——无线模块发射时的脉冲、GSM 模块发送时的电流冲击、电机刚开始转动的那一刻。几百微法的电解电容能持续放电够久，让电源来得及恢复。Uno 电源插座旁的两颗 47µF 电解电容，就是在为板上的稳压器做这件事。为什么电解电容不能两样都做？它真正的负电极是液态电解液，导电性远不如金属，而铝箔又是长长一条卷在罐子里——这些内部电阻和电感（ESR 和 ESL）让它在纳秒尺度上放电变慢，和前面长导线是同一个问题。陶瓷电容则是紧密叠在一起的薄金属层和陶瓷层，几乎没有内部电阻或电感，但容量只有电解电容的一小部分。简单来说：陶瓷电容快但小，电解电容大但慢——设计得好的电路两种都用。

怎样亲眼看到电容充电和放电？

电容里的电荷可以用两个演示看到。演示一：给 100µF 电解电容充电，再让它通过 LED 放电。把电解电容的正极脚插进面包板的一行，负极脚（条纹那侧）插进另一行，然后用杜邦线把负极那一行接到 Uno 的 GND 插孔——没有这条回路，就没有电流流动，电容也充不了电。从 Uno 的 5V 引脚经过一颗 220Ω 电阻给电解电容充电一两秒，拔掉 5V 线，再把 LED（长脚接正极一侧）和同一颗 220Ω 串联后跨接在电解电容两端：LED 会闪亮一下，眨眼间就熄灭。这么快并不是失败——而是数学：放电时间由 τ = R × C = 220Ω × 0.0001F ≈ 22 毫秒决定，而 5V 时储存的能量 ½CV² 只有约 1.3 毫焦耳。这个蓄水池确实很小——足以填补电源的凹陷，却不足以为电路供电。

演示二把那条放电曲线画成图——这就是定时的作用。用一颗阻值较大的电阻，约 10kΩ（读色环或用万用表量），让放电慢到肉眼看得清，所有零件都放在面包板的 a–e 那一半：

步骤	从	到
1	100µF 电解电容正极脚（长脚）	面包板第 10 行
2	电解电容负极脚（条纹那侧）	第 12 行
3	≈10kΩ 电阻	第 10 行 → 第 12 行（与电容并联）
4	公对公杜邦线：第 12 行	Uno 的 GND 插孔
5	杜邦线：第 10 行	Uno 的 A0 插孔
6	220Ω 电阻：第 5 行 → 第 10 行；杜邦线从 5V 接到第 5 行	碰上去充电，拔开放电

用的是 ESP32 版套件？请从 3V3 引脚充电，千万不要用 5V：根据 ESP32 规格书，ESP32 的 GPIO 输入最多只能承受 VDD + 0.3V（3.6V），而从 5V 充电的电解电容会把 5V 直接推进 ADC 引脚。把第 10 行接到 GPIO36（标为 VP，也就是 sketch 里的 A0），并把 (5.0 / 1023.0) 改成 (3.3 / 4095.0)，因为 ESP32 的 ADC 是 12 位的。τ 依然是 1 秒，因为时间常数与电压无关。

上传这个 sketch（占 Uno 闪存空间的 9%），然后以 115200 波特率打开 Serial Plotter（串口绘图器）：

// 电容放电观察器——打开 Serial Plotter（115200 波特率）
const int PIN_KAPASITOR = A0;   // 电容 + 脚接 A0

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int bacaan = analogRead(PIN_KAPASITOR);      // 0–1023
  float voltan = bacaan * (5.0 / 1023.0);      // 换算成伏特
  Serial.println(voltan);                      // 图上的一个点
  delay(100);                                  // 每秒读 10 次
}

碰一下 5V 杜邦线，曲线就爬升到约 5V；拔开后，它沿着一条指数曲线滑落下来。时间常数 τ = 10,000Ω × 0.0001F = 1.0 秒：一秒后电压降到约 37%（≈1.8V），两秒后降到 ≈0.7V。为什么是 R 乘 C？电容越大，每伏电压储存的电荷越多（Q = C × V），所以要放走的电荷越多；电阻越大，放电电流就被限制得越小（I = V ÷ R）。曲线是逐渐变缓的，不是一条直线，因为电流随着电压一起变小：每过一个 τ，电压就降到这段时间开始时的约 37%。换一颗电阻，曲线就跟着变——定时电路和滤波电路靠的就是这个原理：时间 = 电阻 × 电容。

电容为什么会鼓包或爆开？

电解电容的损坏过程总是同一条链。极性接反或电压超过耐压，会迫使电流穿透氧化膜；这股电流电解罐内的液态电解液，产生气体；气体使压力上升，直到铝制顶盖开始鼓包；如果压力继续升高，顶盖上特意压出的刻痕（金属在那里最薄）就会作为安全阀裂开——有时伴随一声小小的爆响。千万不要故意去试——打开安全阀的电解电容会喷出滚烫的电解液，在工作台这么近的距离，可能溅到脸上。如果电路里的电解电容开始发热、发出嘶嘶声或有异味，马上断电，脸部远离，直到它冷却。已经鼓包的电解电容内部已经损坏：要更换，不要再用。

吊扇、冷气和洗衣机上的电机电容则是另一类：它们工作在交流市电电压下，即使拔掉插头后仍可能留有危险的电荷。那是技术员的工作，不在本教程范围内——本教程只讲低压直流电路。

怀疑电容已经老化或坏了？XL830L 的旋钮上没有电容档，但用电阻档做“冲表”测试——万用表给电容充电时读数会一路往上爬——再加上放电检查，已经足够做初步筛查。完整步骤请看我们的用万用表测试电容教程。

我们常见的错误

把 104 读成“104pF”或“104µF”。三位数代码不是直接的数值：第三位是零的个数，单位是皮法。104 是 100,000pF = 100nF。直接印出来的数值（例如电解电容上的 100µF）则照字面读——两套系统，不要混用。

换上耐压更低的电容。把 25V 的换成 10V，理由是“µF 数一样”——容量对了，上限却错了。耐压必须等于或高于原来的；更高只是体积更大。

去耦电容装得离模块太远。装在 20cm 杜邦线另一头的电容，帮不了真正需要它的芯片——中间那段导线，正是它要解决的问题。把蓄水池实际贴近模块的电源引脚安装，就像我们 NRF24L01 教程里示范的那样。

常见问题

电容的哪只脚是正极、哪只是负极？

电解电容：长脚正极，短脚负极，套管上的条纹永远标示负极——剪过脚之后就以条纹为准。陶瓷电容没有极性，怎么插都行。

电容上的 104 是什么意思？

前两位数字再加上若干个零，单位是皮法：10 + 4 个零 = 100,000pF = 100nF = 0.1µF。这就是放在芯片电源引脚旁边的标准去耦电容值。

可以用耐压比电路电压高的电容吗？

可以——耐压是上限，不是要对上的数字。50V 的电容在 5V 电路里完全正常；代价只是体积大一些。不行的是：耐压低于电路电压。

我的电解电容为什么顶部鼓起来了？

里面已经产生了气体——通常是因为极性接反、电压超过耐压，或是老化。鼓包的电解电容已经损坏：换一颗 µF 值相同、耐压相同或更高的，通电前先检查极性。

一个模块需要几颗电容？

先按那个模块自己的教程来。常见做法是一颗 100nF 陶瓷电容紧贴电源引脚，应付纳秒级的缺口；会突然大电流取电的模块再加一颗电解电容，因为它们的凹陷更深也更慢：NRF24L01 这类无线模块用 10–100µF，SIM800L 这类 GSM 模块用 470–1000µF。

最后更新：2026 年 11 月。有问题？WhatsApp 联系我们。