Фарад

Фарад (симбол: F) је СИ јединица за електрични капацитет (названа по Мајклу Фарадеју). Кондензатор има вредност једног фарада када један кулон наелектрисања изазове потенцијалну разлику од једног волта на њему. У осталим СИ јединицама може да се запише као:

$\text{C}\cdot {\text{V}}^{-1}={\text{m}}^{-2}\cdot {\text{kg}}^{-1}\cdot {\text{s}}^4\cdot {\text{A}}^2$

Пошто је фарад веома велика јединица, вредности кондензатора се често пишу у микрофарадима, (μF), нанофарадима (nF) или пикофарадима (pF). Умношци већи од микрофарада се ретко користе у пракси, чак и за веће капацитете, тако да се капацитет од 4,7×10^-3 F, на пример, најчешће пише као 4700 μF.

Фарад не би требало да се меша са фарадејем, (старом јединицом за наелектрисање, која је у новије време замењена кулоном) а који се још увек користи у физичкој хемији као једна од кључних електрохемијских величина.

Реципрочна вредност капацитета се зове еластанца, (нестандардна и не-СИ) величина чија је јединица дараф.

Дефиниција

Један фарад се дефинише као капацитивност преко које, када је наелектрисан са једним кулоном, постоји разлика потенцијала од једног волта. Исто тако, један фарад се може описати као капацитет који складишти наелектрисање од једног кулона преко потенцијалне разлике од једног волта.

Однос између капацитивности, наелектрисања и разлике потенцијала је линеаран. На пример, ако се разлика потенцијала на кондензатору преполови, количина наелектрисања коју тај кондензатор чува такође ће бити преполовљена.

За већину апликација, фарад је непрактично велика јединица капацитивности. Већина електричних и електронских апликација покривена је следећим СИ префиксима:

• 1 -{mF}- (милифарад, хиљадити део (Шаблон:10^) фарада) = -{0,001 F = Шаблон:Gaps μF = Шаблон:Gaps nF}-
• 1 -{μF}- (микрофарад, милионити део (Шаблон:10^) фарада) = -{0,000 001 F = Шаблон:Gaps nF = Шаблон:Gaps pF}-
• 1 -{nF}- (нанофарад, милијардити део (Шаблон:10^) фарада) = -{0,000 000 001 F = 0,001 μF = Шаблон:Gaps pF}-
• 1 -{pF}- (пикофарад, билионити део (Шаблон:10^) фарада) = -{0,000 000 000 001 F = 0,001 nF}-

Једнакости

Фарад је изведена јединица заснована на четири од седам основних јединица Међународног система јединица: килограм (-{kg}-), метар (-{m}-), секунда (-{s}-) и ампер (-{A}-).

Изражен у комбинацијама СИ јединица, фарад је:

$\text{F}=\frac{{\text{s}}^4\cdot {\text{A}}^2}{{\text{m}}^2\cdot \text{kg}}=\frac{{\text{s}}^2\cdot {\text{C}}^2}{{\text{m}}^2\cdot \text{kg}}=\frac{\text{C}}{\text{V}}=\frac{\text{A}\cdot \text{s}}{\text{V}}=\frac{\text{W}\cdot \text{s}}{{\text{V}}^2}=\frac{\text{J}}{{\text{V}}^2}=\frac{\text{N}\cdot \text{m}}{{\text{V}}^2}=\frac{{\text{C}}^2}{\text{J}}=\frac{{\text{C}}^2}{\text{N}\cdot \text{m}}=\frac{\text{s}}{\mathrm{\Omega }}=\frac{1}{\mathrm{\Omega }\cdot \text{Hz}}=\frac{\text{S}}{\text{Hz}}=\frac{{\text{s}}^2}{\text{H}},$

где је Шаблон:Nowrap, Шаблон:Nowrap, Шаблон:Nowrap, Шаблон:Nowrap, Шаблон:Nowrap, Шаблон:Nowrap.

Историја

Термин „фарад“ су првобитно сковали Латимер Кларк и Чарлс Брајт 1861. године, у част Мајкла Фарадeја, за јединицу количине наелектрисања, али је до 1873. фарад постао јединица за капацитет. Године 1881. на Међународном конгресу електричара у Паризу, назив фарад је званично коришћен за јединицу електричног капацитета.

Објашњење

Примери различитих типова кондензатора

Кондензатор се генерално састоји од две проводне површине, које се често називају плочама, одвојене изолационим слојем који се обично назива диелектрик. Оригинални кондензатор је био Лејденска тегла развијена у 18. веку. То је акумулација електричног набоја на плочама која резултира капацитивношћу. Савремени кондензатори су конструисани коришћењем низа производних техника и материјала да би се обезбедио изузетно широк опсег вредности капацитивности које се користе у електронским апликацијама од фемтофарада до фарада, са максималним напонским оценама у распону од неколико волти до неколико киловолти.

Вредности кондензатора се обично наводе у фарадима (-{F}-), микрофарадима (-{μF}-), нанофарадима (-{nF}-) и пикофарадима (-{pF}-). Милифарад се ретко користи у пракси (капацитивност од 4,7 -{mF}- (0,0047 -{F}-), на пример, уместо тога се записује као Шаблон:Gaps), док је нанофарад неуобичајен у Северној Америци. Величина комерцијално доступних кондензатора креће се од око 0,1 -{pF}- до Шаблон:Gaps (5 -{kF}-) суперкондензатора. Паразитска капацитивност у интегрисаним колима високих перформанси може се мерити у фемтофарадима (-{1 fF = 0.001 pF = Шаблон:10^ F}-), док тестна опрема високих перформанси може да открије промене у капацитивности реда десетина атофарада (1 aF = Шаблон:10^ -{F}-).

Вредност од 0,1 -{pF}- је отприлике најмања доступна у кондензаторима за општу употребу у електронском дизајну, пошто би мањим доминирали паразитски капацитети других компоненти, ожичења или штампаних плоча. Вредности капацитивности од 1 -{pF}- или мање могу се постићи увртањем две кратке дужине изоловане жице заједно.

Капацитет Земљине јоносфере у односу на тло је израчунат на око 1 -{F}-.

Неформална и застарела терминологија

Пикофарад (-{pF}-) се понекад колоквијално изговара као „паф” или „пик”, као у „десет-пико кондензатору”. Слично, „-{mic}-” (изговара се „мик”) се понекад неформално користи за означавање микрофарада.

Често су се користиле и користе се нестандардне скраћенице. Фарад је скраћено записује као „-{f}-”, „-{fd}-” и „Fd”. За префикс „-{micro}--“, када грчко мало слово „μ“ или стари микро знак „μ“ није доступан (као на писаћим машинама) или је незгодан за унос, често се замењује са „u“ или „У” сличног изгледа, уз мали ризик од могуће забуне. Такође је понекад замењује са „-{M}-“ или „-{m}-“ који слично звуче, што може бити збуњујуће јер -{M}- званично представља 1.000.000, а -{m}- преферентно означава 1/1000. У текстовима пре 1960. године и на кондензаторским пакетима све до недавно, „микрофарад“ је скраћиван са „-{mf}-“ или „-{MFD}-“ уместо модерног „-{μF}-“. У каталогу Радио Шака из 1940. године наведене су оцене сваког кондензатора у „-{Mfd}-.“, од 0,000005 -{Mfd}-. (5 -{pF}-) до 50 -{Mfd}-. (50 -{μF}-).

„Микромикрофарад“ или „микро-микрофарад“ је застарела јединица која се налази у неким старијим текстовима и ознакама, садржи нестандардни метрички двоструки префикс. То је тачно еквивалентно пикофараду (-{pF}-). Скраћено је -{μμF}-, -{uuF}- или (збуњујуће) „-{mmf}-“, „-{MMF}-“ или „-{MMFD}-“.

Преглед застарелих јединица капацитивности: (варијације великим/малим словима нису приказане)

• -{μF}- (микрофарад) = -{mf, mfd}-
• -{pF}- (пикофарад) = -{mmf, mmfd, pfd, μμF}-

Повезани концепти

Реципрочна вредност капацитета назива се електрична еластанца, чија је (нестандардна, не-СИ) јединица дараф.

CGS јединице

Абфарад (скраћено -{abF}-) је застарела -{CGS}- јединица капацитивности једнака Шаблон:10^ фарада (1 гигафарад, GF).

Статфарад (скраћено -{statF}-) је ретко коришћена -{CGS}- јединица еквивалентна капацитивности кондензатора са наелектрисањем од 1 статкулона преко потенцијалне разлике од 1 статволта. То је 1/(10⁻⁵c²) фарад, отприлике 1,1126 пикофарада.

Литература

• Шаблон:GreenBook3rd
• Шаблон:GreenBook2nd
• Шаблон:Cite book
• Philosophical Transactions of the Royal Society LXXII, Appendix 8, 1782 (Volta coins the word condenser)
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book.; Yuri Freeman; Springer; 120 pages. .
• Шаблон:Cite book.; R.P.D eshpande; McGraw-Hill; 342 pages. .
• Шаблон:Cite book.; Cletus Kaiser; Van Nostrand Reinhold; 124 pages. .
• Understanding Capacitors and their Uses; 1st Ed; William Mullin; Sams Publishing; 96 pages; 1964. (archive)
• Fixed and Variable Capacitors; 1st Ed; G.W.A. Dummer and Harold Nordenberg; Maple Press; 288 pages; 1960. (archive)
• The Electrolytic Capacitor; 1st Ed; Alexander Georgiev; Murray Hill Books; 191 pages; 1945. (archive)

Спољашње везе

• Farad unit conversion tool
• How Capacitors Work – Howstuffworks
• Capacitor Tutorial