Фарад - Farad

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).
Главная Информация
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаЕмкость
СимволF
Названный в честьМайкл Фарадей
В Базовые единицы СИ:s4⋅А2⋅м−2⋅кг−1

[1]В фарад (символ: F) это Производная единица СИ электрических емкость, способность тела накапливать электрический заряд. Назван в честь английского физика. Майкл Фарадей.

Определение

Один фарад определяется как емкость через который, когда заряжен с одним кулон, существует разность потенциалов в один вольт.[1] Точно так же одну фараду 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 конденсатор уменьшается вдвое, количество заряда, сохраняемого этим конденсатором, также уменьшается вдвое.

Для большинства приложений фарада - это непрактично большая единица измерения емкости. Большинство электрических и электронных приложений охватываются следующими Префиксы SI:

  • 1 мФ (миллифарад, одна тысячная (10−3) фарада) = 1000 мкФ = 1000000 нФ
  • 1 мкФ (микрофарад, одна миллионная (10−6) фарада) = 0,000 001 F = 1000 nF = 1000000 пФ
  • 1 нФ (нанофарад, один миллиардный (10−9) фарада) = 0,001 мкФ = 1000 пФ
  • 1 пФ (пикофарад, одна триллионная (10−12) фарада)

Равенство

Фарад - это производная единица на базе четырех из семи базовых блоков Международная система единиц: килограмм (кг), метр (м), второй (s), и ампер (А).

Выраженный в комбинациях единиц СИ, фарад равен:

где F = фарад, s = второй, А = ампер, m = метр, кг = килограмм, C = кулон, V = вольт, W = ватт, J = джоуль, N = ньютон, Ω = ом, Гц = герц, H = Генри.

История

Термин «фарад» был первоначально введен Латимер Кларк и Чарльз Брайт в 1861 г.,[3] в честь Майкл Фарадей, за единицу количества заряда, но к 1873 году фарада стала единицей измерения емкости.[4] В 1881 году на Международном конгрессе электриков в Париже имя фарад было официально использовано для обозначения электрической емкости.[5][6]

Объяснение

Примеры разных типов конденсаторов

А конденсатор обычно состоит из двух проводящих поверхностей, часто называемых пластинами, разделенных изолирующим слоем, обычно называемым диэлектрик. Первоначальный конденсатор был лейденская банка разработан в 18 веке. Именно накопление электрического заряда на пластинах приводит к емкость. Современные конденсаторы изготавливаются с использованием ряда технологий производства и материалов, чтобы обеспечить чрезвычайно широкий диапазон значений емкости, используемых в электроника приложения от фемтофарад до фарад, с максимальным номинальным напряжением от нескольких вольт до нескольких киловольт.

Номиналы конденсаторов обычно указано в фарады (F), микрофарады (мкФ), нанофарады (нФ) и пикофарады (пФ).[7] Миллифарад на практике используется редко (например, емкость 4,7 мФ (0,0047 Ф) вместо этого записывается как 4700 мкФ), в то время как нанофарад редко встречается в Северной Америке.[8] Размер имеющихся в продаже конденсаторов варьируется от 0,1 пФ до 5000F (5 кФ) суперконденсаторы. Паразитная емкость в высокопроизводительном интегральные схемы могут быть измерены в фемтофарадах (1 фФ = 0,001 пФ = 10−15 F), в то время как высокопроизводительное испытательное оборудование может обнаруживать изменения емкости порядка десятков атофарад (1 aF = 10−18 F).[9]

Значение 0,1 пФ - это наименьшее значение, доступное для конденсаторов общего назначения в электронной конструкции, поскольку меньшие по размеру будут преобладать. паразитные емкости других компонентов, проводки или печатные платы. Значения емкости 1 пФ или ниже могут быть достигнуты путем скручивания двух коротких отрезков изолированного провода вместе.[10][11]

Емкость земных ионосфера по отношению к земле составляет около 1 F.[12]

Неофициальная и устаревшая терминология

Пикофарад (пФ) иногда в просторечии произносится как «затяжка» или «рис», например, «конденсатор на десять затяжек».[13] Точно так же слово «микрофон» (произносится как «микрофон») иногда неофициально используется для обозначения микрофарадов.

Нестандартные сокращения были и используются часто. Фарад был сокращен до «f», «fd» и «Fd». Для приставки «микро-», когда греческая строчная 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 измерения, встречающаяся в некоторых старых текстах и ​​этикетках, содержит нестандартный метрический двойной префикс. Это в точности эквивалентно пикофараду (пФ). Это сокращенно μμF, uuF или (что сбивает с толку) «mmf», «MMF» или «MMFD».

Связанные понятия

Обратная величина емкости называется электрическая эластичность, единицей (нестандартной, несистемной) которой является Дараф.[15]

Единицы CGS

В абфарад (сокращенно abF) является устаревшим Единица измерения емкости СГС равно 109 фарады (1 гигафарад, ГФ).[16]

В статфарад (сокращенно statF) - редко используемая единица CGS, эквивалентная емкости конденсатора с зарядом 1 статкулон через разность потенциалов 1 статвольт. Это 1 / (10−5c2) фарад, примерно 1,1126 пикофарад.

Смотрите также

Заметки

  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 М. Б. Уокер, изд. (1995). Словарь наук и технологий. 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. Увидеть:
  4. ^ Сэр У. Томсон и др. (1873 г.) «Первый отчет комиссии по выбору и номенклатуре динамических и электрических узлов», Отчет о 43-м заседании Британской ассоциации содействия развитию науки (Брэдфорд, сентябрь 1873 г.), стр. 222–225. С п. 223: «Ом», представленный исходной стандартной катушкой, составляет примерно 109 C.G.S. единицы сопротивления: «вольт» составляет примерно 108 C.G.S. единиц электродвижущей силы: а «фарад» составляет примерно 1/109 из C.G.S. единица мощности ".
  5. ^ (Аноним) (24 сентября 1881 г.) «Электрический Конгресс», Электрик, 7: 297. Из с. 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. Получено 5 мая 2015.
  7. ^ Брага, Ньютон К. (2002). Робототехника, мехатроника и искусственный интеллект. Newnes. п. 21. ISBN  0-7506-7389-3. Получено 2008-09-17. 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. Получено 2014-07-22. Нанофарады также используются чаще в Европе, чем в США.
  9. ^ Григорианский, Рубик (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. Получено 2013-03-09.
  11. ^ Пиз, Боб (1 декабря 2006 г.). "Что вообще это за лучший материал?". Электронный дизайн. Получено 2013-03-09.
  12. ^ Уильямс, Л. Л. (январь 1999 г.). «Электрические свойства атмосферы в хорошую погоду и возможность наблюдаемого разряда на движущихся объектах» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-12-21. Получено 2012-08-13.
  13. ^ "Слойка". Wolfram Research. Получено 2009-06-09.
  14. ^ "Каталог Radio Shack 1940 - Страница 54 - Конденсаторы". radioshackcatalogs.com. Архивировано из оригинал 11 июля 2017 г.. Получено 11 июля 2017.
  15. ^ «Дараф». Интернет-словарь Вебстера. Архивировано из оригинал на 2011-10-04. Получено 2009-06-19.
  16. ^ Граф, Рудольф Ф. (1999). Современный словарь электроники. Newnes. п. 1. ISBN  9780080511986. Получено 2016-04-15.

внешние ссылки