【题目编号】MC1-1021
【题目】能够以电场形式储存能量的元件是：
【答案】A
[A]电容
[B]电阻
[C]压敏元件
[D]电感
考点速览
题目问哪种元件以电场形式储存能量，答案是电容。这道题考的是几种基本电路元件在能量关系上的分工：电容把能量存在两极板之间的电场里，电感把能量存在线圈周围的磁场里，电阻把电能变成热散掉、不储能。抓住电场对应电容、磁场对应电感这组对应关系，题目就不会做错。
电容为什么存的是电场能
电容器（capacitor）的基本结构是两片导体中间夹一层绝缘介质。给它接上直流电源，电源把电子从一个极板搬到另一个极板，两个极板上就带上等量异号的电荷。电荷一分开，极板之间就建立起电场，两极板之间出现电压差。搬电荷的过程就是充电，电场建立的过程就是能量存入的过程。
从场的角度看，能量并没有装在金属板上，而是分布在两极板之间的空间里，以电场的形式存在。介质的存在会增强这种储能能力：同样的电压下，介电常数大的介质能让更多电荷被束缚住，电容量随之增大。所以电容量的计算里，除了极板面积和间距，还有介质的相对介电常数。
电容还有一个重要特性：两端电压不能突变。因为电压对应极板上的电荷量，电荷量的改变需要电流在一段时间内持续流动，瞬间改变意味着无穷大的电流。这个电压记忆特性让电容在滤波、耦合、旁路、定时等电路里成了不可替代的元件。
能量的算式与数量级
电容器储存的能量，用电压和电容量表示为二分之一乘以电容量再乘以电压的平方；也可以用电荷量和电容量表示为电荷量的平方除以两倍电容量。两个式子等价，题目给什么就用什么。
从算式能读出两个结论。储能与电压是平方关系，电压翻倍储能变成四倍，所以高压小容量的电容也能存下可观的能量；储能与电容量成正比，容量越大存得越多。同一只电容充电到不同电压，储存的能量差别可能非常大。
数量级的直觉很重要：一只容量较大的电解电容充到几百伏，储存的能量足以造成严重伤害。这也是电子管设备断电之后不能马上动手的原因，必须等泄放电阻把电荷放掉并实测确认。电容器在电路里既是功能元件，也是一个安全风险点。
逐项辨析
选项 A 正确。电容正是以极板之间的电场形式储存能量的元件，这是它的定义性特征之一。
选项 B 错误。电阻是耗能元件，电流通过时把电能转换成热。理想电阻不储存能量，加在它两端的电能要么被耗散掉，要么原样传下去，没有存起来再还回去的过程，电流与电压还同相，谈不上储能。
选项 C 错误。压敏元件（varistor，常见的是金属氧化物压敏电阻）是一种非线性电阻，电压超过阈值时电阻急剧下降，把浪涌电流旁路掉，从而钳位过电压。它工作的时候同样在耗散能量，靠吸收浪涌功率来保护后面的电路，不是把能量以电场形式存起来。它跟电容都常用于过压保护场合，因此容易被混淆，但一个靠钳位耗能，一个靠储能，机理完全不同。
选项 D 错误。电感的储能形式是磁场，不是电场。电流通过线圈时在周围空间建立磁场，能量存在磁场里。所以这一项虽然也是储能元件，形式却搞错了。
易混淆点：一对对偶的储能元件
电容与电感在理论上是一对对偶元件，把它们的特性对着记最省力。电容的储能与电压相关，电感的储能与电流相关；电容两端电压不能突变，电感里的电流不能突变；电容让电流超前电压四分之一周期，电感让电流滞后电压四分之一周期；电容对高频呈现低阻抗、对直流是开路，电感对低频呈现低阻抗、对直流是短路。所有这些差异的根源，就是电场与磁场这一对区别。
另一组容易混的是储能与耗能。储能元件把能量暂时存起来，条件改变时还能还给电路，所以它们与交流信号打交道时会来回交换能量，理想情况下自身不消耗功率。耗能元件把电能变成热，一去不回。电阻、压敏电阻都属于耗能这一类；实际使用的电容和电感也会因为介质损耗和导线电阻消耗一部分能量，但那是寄生效应，不改变它们的储能元件身份。
应试要点
一句话对应关系：电场配电容，磁场配电感，电阻和压敏元件只耗能不储能。看到以电场形式储存能量就选电容，看到以磁场形式储存能量就选电感；压敏电阻虽然常和电容一起出现在过压保护电路里，但它是靠钳位和吸收，不是靠储能。
