Фарада (символ: Ф ) — единица электрической ёмкости , способности тела хранить электрический заряд, в Международной системе единиц (СИ) , эквивалентная 1 кулону на вольт (Кл/В). [1] Она названа в честь английского физика Майкла Фарадея (1791–1867). В основных единицах СИ 1 Ф = 1 кг − 1 ⋅ м − 2 ⋅ с4 ⋅ А2 .
Емкость конденсатора равна одному фараду, когда один кулон заряда изменяет потенциал между пластинами на один вольт . [1] [2] Аналогично, один фарад можно описать как емкость, которая хранит заряд в один кулон при разнице потенциалов в один вольт. [3]
Соотношение между емкостью, зарядом и разностью потенциалов линейно. Например, если разность потенциалов на конденсаторе уменьшится вдвое, количество заряда, хранящегося в этом конденсаторе, также уменьшится вдвое.
Для большинства приложений фарад является непрактично большой единицей емкости. Большинство электрических и электронных приложений охватываются следующими префиксами СИ :
Фарад — производная единица, основанная на четырех из семи основных единиц Международной системы единиц : килограмме (кг), метре (м), секунде (с) и ампере (А).
Выраженный в комбинациях единиц СИ, фарад равен:
где F = фарад , s = секунда , C = кулон , V = вольт , W = ватт , J = джоуль , N = ньютон , Ω = ом , Hz = герц , S = сименс , H = генри , A = ампер . [4]
Термин «фарад» был первоначально придуман Латимером Кларком и Чарльзом Брайтом в 1861 году [5] в честь Майкла Фарадея для единицы количества заряда, а к 1873 году фарад стал единицей емкости. [6] В 1881 году на Международном конгрессе электриков в Париже название фарад было официально использовано для единицы электрической емкости. [7] [8]
Конденсатор обычно состоит из двух проводящих поверхностей, часто называемых пластинами, разделенных изолирующим слоем, обычно называемым диэлектриком . Первоначальным конденсатором была лейденская банка, разработанная в 18 веке. Именно накопление электрического заряда на пластинах приводит к емкости . Современные конденсаторы изготавливаются с использованием ряда производственных технологий и материалов, чтобы обеспечить необычайно широкий диапазон значений емкости, используемых в электронных приложениях, от фемтофарад до фарад, с максимальными номинальными напряжениями от нескольких вольт до нескольких киловольт.
Значения конденсаторов обычно указываются в терминах префиксов СИ фарад (Ф), микрофарад ( мкФ ), нанофарад ( нФ ) и пикофарад ( пФ ). [9] Миллифарад ( мФ ) редко используется на практике; емкость 4,7 мФ (0,0047 Ф), например, вместо этого записывается как 4 700 мкФ . Нанофарад ( нФ ) редко встречается в Северной Америке. [10] Размеры коммерчески доступных конденсаторов колеблются от примерно 0,1 пФ до 5 000 Ф (5 кФ) суперконденсаторов . Паразитная емкость в высокопроизводительных интегральных схемах может быть измерена в фемтофарадах (1 фФ = 0,001 пФ = 10−15 Ф), в то время как высокопроизводительное испытательное оборудование может обнаружить изменения емкости порядка десятков аттофарад (1 аФ = 10 −18 Ф). [11]
Значение 0,1 пФ является наименьшим доступным для конденсаторов общего назначения в электронных конструкциях, поскольку меньшие значения будут зависеть от паразитных емкостей других компонентов, проводки или печатных плат . Значения емкости 1 пФ или ниже могут быть достигнуты путем скручивания двух коротких отрезков изолированного провода вместе. [12] [13]
Расчетная емкость ионосферы Земли по отношению к земле составляет около 1 Ф. [14]
Пикофарад (пФ) иногда в разговорной речи произносится как «пафф» или «пик», например, «десятислойный конденсатор». [15] Аналогично, «мик» (произносится как «майк») иногда неформально используется для обозначения микрофарад.
Часто использовались и используются нестандартные сокращения. Фарад сокращался до "f", "fd" и "Fd". Префикс "микро-", когда греческая строчная буква "μ" или устаревший знак микро "μ" недоступны (как на пишущих машинках) или неудобны для ввода, часто заменяется на похожие по звучанию "u" или "U", с небольшим риском путаницы. Его также заменяли на похожие по звучанию "M" или "m", что может сбивать с толку, поскольку M официально обозначает 1 000 000, а m предпочтительно обозначает 1/1000. В текстах до 1960 года и на упаковках конденсаторов до недавнего времени "микрофарад(ы)" сокращался до "mf" или "MFD", а не до современного "μF". В каталоге Radio Shack 1940 года номинал каждого конденсатора указывался в графе «Mfd.»: от 0,000005 Mfd. (5 пФ) до 50 Mfd. (50 мкФ). [16]
«Микромикрофарад» или «микро-микрофарад» — устаревшая единица, встречающаяся в некоторых старых текстах и этикетках, содержит нестандартный метрический двойной префикс . Он точно эквивалентен пикофараду (пФ). Его сокращают до мкмкФ, мкФ или (что сбивает с толку) «ммф», «ММФ» или «ММФД».
Сводка устаревших или нерекомендуемых единиц измерения емкости или сокращений: (вариации в верхнем/нижнем регистре не показаны)
U+3332 ㌲ SQUARE HUARADDO — квадратная версияファラッド( faraddo , японское слово для «фарад»), предназначенная для японского вертикального текста . Она включена в Unicode для совместимости с более ранними наборами символов .
Обратная величина емкости называется электрической упругостью , (нестандартной, не входящей в систему СИ) единицей которой является дараф . [17]
Абфарад (сокращенно абФ) — устаревшая единица измерения емкости в системе СГС , которая соответствует 109 фарад (1 гигафарад, GF). [18]
Статфарад (сокращенно статФ) — редко используемая единица СГС, эквивалентная емкости конденсатора с зарядом 1 статкулон при разности потенциалов 1 статвольт . Она равна 1/(10−5 c2 ) фарад , приблизительно 1,1126 пикофарады. Чаще используется сантиметр (см) , который равен статфараду.
Обычными единицами измерения являются микрофарад (мкФ), равный 0,000 001 Ф; нанофарад (нФ), равный 0,000 000 001 Ф; и пикофарад (пФ), равный 0,000 000 000 001 Ф.
Нанофарады также используются, чаще в Европе, чем в Соединенных Штатах.
