Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Фарад (значения) .
Фарад
OneFarad5.5Velectrolyticcapacitor.jpg
Современный суперконденсатор емкостью 1 фарад. Шкала сзади в дюймах (вверху) и сантиметрах (внизу).
Общая информация
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаЕмкость
СимволF
Названный в честьМайкл Фарадей
В базовых единицах СИ :с 4 ⋅ A 2 ⋅ м −2 ⋅ кг −1

[1] фарад (символ: Р ) является СИ производной единицы электрической емкости , способность тела сохранять электрический заряд. Он назван в честь английского физика Майкла Фарадея .

Определение [ править ]

Один фарад определяется как емкость, на которой при зарядке одним кулоном возникает разность потенциалов в один вольт . [1] Точно так же один фарад можно описать как емкость, которая хранит заряд в один кулон на разности потенциалов в один вольт. [2]

Связь между емкостью, зарядом и разностью потенциалов линейна. Например, если разность потенциалов на конденсаторе уменьшается вдвое, количество заряда, накопленного этим конденсатором, также будет уменьшено вдвое.

Для большинства приложений фарада - это непрактично большая единица измерения емкости. Большинство электрических и электронных приложений имеют следующие префиксы SI :

  • 1 мкФ (millifarad, одна тысячная (10 -3 ) из фарад) = 0,001 Р = 1 000  мкФ = 1 000 000  нФ
  • 1 мкФ (микрофарад, одной миллионной (10 -6 ) из фарад) = 0.000 001 F = 1 000  нФ = 1 000 000  пФ
  • 1 нФ (нФ, одна миллиардная (10 -9 ) из фарад) = 0,001 мкФ = 1 000  пФ
  • 1 пФ (пикофарад, одна триллионная (10 −12 ) фарада)

Равенства [ править ]

Фарад - производная единица, основанная на четырех из семи основных единиц Международной системы единиц : килограмм (кг), метр (м), секунда (с) и ампер (А).

Выраженный в комбинациях единиц СИ, фарад равен:

где F = фарад , s = секунда , A = ампер , m = метр , кг = килограмм , C = кулон , V = вольт , W = ватт , J = джоуль , N = ньютон , Ω = ом , S = сименс , Гц = герц , H = генри .

История [ править ]

Термин «фарад» был первоначально введен Латимером Кларком и Чарльзом Брайтом в 1861 году [3] в честь Майкла Фарадея для единицы количества заряда, но к 1873 году фарад стал единицей измерения емкости. [4] В 1881 году на Международном конгрессе электриков в Париже имя фарад официально использовалось для обозначения электрической емкости. [5] [6]

Объяснение [ править ]

Примеры разных типов конденсаторов

Конденсатор обычно состоит из двух проводящих поверхностей, часто называемых пластин, разделенных изолирующим слоем , как правило , называют диэлектриком . Первоначальным конденсатором была лейденская банка, разработанная в 18 веке. Это накопление электрического заряда на пластинах, которое приводит к появлению емкости . Современные конденсаторы конструируются с использованием ряда технологий производства и материалов, чтобы обеспечить чрезвычайно широкий диапазон значений емкости, используемых в электронных приложениях, от фемтофарад до фарад, с максимальным номинальным напряжением от нескольких вольт до нескольких киловольт.

Значения конденсаторов обычно указываются в фарадах (Ф), микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) и пикофарадах (пФ). [7] millifarad редко используется на практике (емкостью 4,7 мкФ (0,0047 F), например, вместо того, чтобы записать в виде 4 700  мкФ ), в то время как нФ редко в Северной Америке. [8] Размер коммерчески доступных диапазонов конденсаторов от около 0,1 пФ до 5 000 F (5 КФ) суперконденсаторов . Паразитная емкость в высокопроизводительных интегральных схемахможет быть измерена в femtofarads (1 FF = 0,001 пФ = 10 - 15  F), в то время как высокая производительность контрольно - измерительная аппаратура может обнаруживать изменения в емкости на порядка десятков аттоФара- ды (1 Af = 10 -18  F). [9]

Значение 0,1 пФ - это наименьшее значение, доступное для конденсаторов общего назначения в электронике, поскольку в конденсаторах меньшего размера преобладают паразитные емкости других компонентов, проводки или печатных плат . Значения емкости 1 пФ или ниже могут быть достигнуты путем скручивания двух коротких отрезков изолированного провода вместе. [10] [11]

Расчетная емкость ионосферы Земли относительно земли составляет около 1 Ф. [12]

Неофициальная и устаревшая терминология [ править ]

Пикофарад (пФ) иногда в просторечии произносится как «затяжка» или «рис», например, «конденсатор на десять затяжек». [13] Аналогичным образом, «микрофон» (произносится как «микрофон») иногда неофициально используется для обозначения микрофарад.

Нестандартные сокращения были и используются часто. Фарад был сокращен до «f», «fd» и «Fd». Префикс «микро-», когда строчная греческая буква «μ» или устаревший микрознак «μ» недоступен (как на пишущих машинках) или неудобен для ввода, его часто заменяют похожим на «u» или «U», с небольшим риском путаницы. Его также заменили похожим звуком «M» или «m», что может сбивать с толку, потому что M официально означает 1000000 (или 1000), а m предпочтительно означает 1/1000. В текстах до 1960 г. и на корпусах конденсаторов до недавнего времени «микрофарады» обозначались аббревиатурой «mf» или «MFD», а не современным «мкФ».В каталоге Radio Shack 1940 года указаны номинальные характеристики каждого конденсатора в "Mfd." От 0,000005 Mfd. (5 пФ) до 50 Мфд. (50 мкФ). [14]

«Микромикрофарад» или «микромикрофарад» - устаревшая единица, встречающаяся в некоторых старых текстах и ​​этикетках, содержит нестандартный двойной префикс метрики . Это в точности эквивалентно пикофараду (пФ). Это сокращенно μμF, uuF или (что сбивает с толку) «mmf», «MMF» или «MMFD».

Сводка устаревших единиц измерения емкости: (вариации в верхнем / нижнем регистре не показаны)

  • мкФ (микрофарад) = mf, mfd
  • пФ (пикофарад) = ммс, мм.п.м., п.п.м., мкФ

Понятия, связанные с данным [ править ]

Величина, обратная емкости, называется электрической упругостью , единицей измерения которой является дараф (нестандартная, не в системе СИ) . [15]

Единицы CGS [ править ]

Abfarad (сокращенно ABF) является устаревшим блок РКИ емкости , равным 10 9 фарад (1 gigafarad, GF). [16]

Statfarad (сокращенно statF) является редко используется РКА единица эквивалентна емкости конденсатора с зарядом 1 statcoulomb через разность потенциалов 1 statvolt . Это 1 / (10 −5 c 2 ) фарад, приблизительно 1,1126 пикофарад.

См. Также [ править ]

  • Конденсатор
  • Суперконденсатор

Примечания [ править ]

  1. ^ а б Международная система единиц (СИ) (8-е изд.). Bureau International des Poids et Mesures (Международный комитет мер и весов). 2006. с. 144.
  2. ^ Питер MB Walker, изд. (1995). Словарь науки и техники . Ларусс. ISBN 0752300105.
  3. ^ В качестве названий единиц различных электрических величин Брайт и Кларк предложили «ома» для напряжения, «фарад» для заряда, «гальват» для тока и «вольт» для сопротивления. Видеть:
    • Латимер Кларк и сэр Чарльз Брайт (1861) «О формировании стандартов количества электричества и сопротивления», Отчет тридцать первого собрания Британской ассоциации развития науки (Манчестер, Англия: сентябрь 1861 г.), раздел: Математика и физика, стр. 37–38.
    • Латимер Кларк и сэр Чарльз Брайт (9 ноября 1861 г.) «Измерение электрических величин и сопротивления», Электрик , 1 (1): 3–4.
  4. ^ Сэр У. Томсон и др. (1873 г.) «Первый отчет Комитета по отбору и номенклатуре динамических и электрических единиц», Отчет 43-го собрания Британской ассоциации содействия развитию науки (Брэдфорд, сентябрь 1873 г.), С. 222-225. С п. 223: «Ом», представленный исходной стандартной катушкой, составляет примерно 10 9 единиц СГС сопротивления: «вольт» составляет примерно 10 8 единиц СГС электродвижущей силы: и «фарад» составляет примерно 1/10 9 единицы мощности СУГ ».
  5. ^ (Anon.) (24 сентября 1881 г.) «Электрический Конгресс», The Electrician , 7 : 297. Из стр. 297: «7. Имя фарад будет дано емкости, определяемой условием, что кулон в фараде дает вольт».
  6. ^ Танбридж, Пол (1992). Лорд Кельвин: его влияние на электрические измерения и единицы измерения . Лондон: Перегрин. С. 26, 39–40. ISBN 9780863412370. Дата обращения 5 мая 2015 .
  7. ^ Брага, Ньютон С. (2002). Робототехника, мехатроника и искусственный интеллект . Newnes. п. 21. ISBN 0-7506-7389-3. Проверено 17 сентября 2008 . Обычными единицами измерения являются микрофарады (мкФ), что соответствует 0,000,001 Ф; нанофарад (нФ), что составляет 0,000,000,001 Ф; и пикофарад (пФ), что составляет 0,000,000,000,001 F.
  8. ^ Платт, Чарльз (2009). Марка: Электроника: обучение через открытия . O'Reilly Media. п. 61. ISBN 9781449388799. Проверено 22 июля 2014 . Нанофарады также используются чаще в Европе, чем в США.
  9. ^ Григорианский, Roubik (1976). Аналоговые МОП интегральные схемы для обработки сигналов . Джон Вили и сыновья. п. 78.
  10. ↑ Пиз, Боб (2 сентября 1993 г.). "Во всяком случае, что это за фемтоампер?" . Электронный дизайн . Проверено 9 марта 2013 .
  11. ↑ Пиз, Боб (1 декабря 2006 г.). "Что вообще это за лучший материал?" . Электронный дизайн . Проверено 9 марта 2013 .
  12. Перейти ↑ Williams, LL (январь 1999 г.). «Электрические свойства атмосферы в хорошую погоду и возможность наблюдаемого разряда на движущихся объектах» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 21 декабря 2016 года . Проверено 13 августа 2012 .
  13. ^ "Puff" . Wolfram Research . Проверено 9 июня 2009 .
  14. ^ "1940 Каталог Radio Shack - Страница 54 - Конденсаторы" . radioshackcatalogs.com . Архивировано из оригинала 11 июля 2017 года . Проверено 11 июля 2017 года .
  15. ^ "Дараф" . Интернет-словарь Вебстера. Архивировано из оригинала на 2011-10-04 . Проверено 19 июня 2009 .
  16. ^ Граф, Рудольф Ф. (1999). Современный словарь по электронике . Newnes. п. 1. ISBN 9780080511986. Проверено 15 апреля 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Инструмент преобразования единиц Фарада