Farad - Farad

Farad
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Ein moderner Superkondensator mit einem Farad. Die Skala dahinter ist in Zoll (oben) und Zentimeter (unten) angegeben.
Allgemeine Information
Einheitssystem Abgeleitete SI-Einheit
Einheit von Kapazität
Symbol F
Benannt nach Michael Faraday
Ableitung 1 F = 1 C/V = 1 s/Ω
Konvertierungen
1 F ein ... ... ist gleich ...
   SI-Basiseinheiten    kg −1m −2s 4A 2

Das Farad (Symbol: F ) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen Kapazität , der Fähigkeit eines Körpers, eine elektrische Ladung zu speichern. Es ist nach dem englischen Physiker Michael Faraday (1791-1867) benannt. In SI-Basiseinheiten 1 F = 1  kg −1m −2s 4A 2 .

Definition

Ein Farad ist definiert als die Kapazität, über die bei Ladung mit einem Coulomb eine Potentialdifferenz von einem Volt auftritt . Ebenso kann ein Farad als die Kapazität beschrieben werden, die eine Ladung von einem Coulomb über eine Potentialdifferenz von einem Volt speichert.

Der Zusammenhang zwischen Kapazität, Ladung und Potentialdifferenz ist linear. Wenn beispielsweise die Potentialdifferenz über einem Kondensator halbiert wird, wird auch die von diesem Kondensator gespeicherte Ladungsmenge halbiert.

Für die meisten Anwendungen ist Farad eine unpraktisch große Kapazitätseinheit. Die meisten elektrischen und elektronischen Anwendungen werden durch die folgenden SI-Präfixe abgedeckt :

  • 1 mF (Millifarad, ein Tausendstel (10 −3 ) eines Farads) = 0,001 F = 1 000  μF = 1 000 000  nF
  • 1 μF (Mikrofarad, ein Millionstel (10 −6 ) eines Farads) = 0,000 001 F = 1 000  nF = 1 000 000  pF
  • 1 nF (Nanofarad, ein Milliardstel (10 −9 ) eines Farads) = 0,001 μF = 1 000  pF
  • 1 pF (Pikofarad, ein Billionstel (10 −12 ) Farad)

Gleichheiten

Ein Farad ist eine abgeleitete Einheit, die auf vier der sieben Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems basiert : Kilogramm (kg), Meter (m), Sekunde (s) und Ampere (A).

In Kombinationen von SI-Einheiten ausgedrückt, ist das Farad:

wobei F = Farad , s = Sekunde , A = Ampere , m = Meter , kg = Kilogramm , C = Coulomb , V = Volt , W = Watt , J = Joule , N = Newton , Ω = Ohm , S = Siemens , Hz = Hertz , H = Henry .

Geschichte

Der Begriff "Farad" wurde ursprünglich von Latimer Clark und Charles Bright im Jahr 1861 zu Ehren von Michael Faraday für eine Einheit der Ladungsmenge geprägt, aber bis 1873 war Farad eine Einheit für die Kapazität. 1881 wurde auf dem Internationalen Elektrikerkongress in Paris der Name Farad offiziell für die Einheit der elektrischen Kapazität verwendet.

Erläuterung

Beispiele für verschiedene Kondensatortypen

Ein Kondensator besteht im Allgemeinen aus zwei leitenden Oberflächen, die häufig als Platten bezeichnet werden und durch eine Isolierschicht, die normalerweise als Dielektrikum bezeichnet wird, getrennt sind . Der ursprüngliche Kondensator war der im 18. Jahrhundert entwickelte Leydener Krug . Es ist die Ansammlung elektrischer Ladung auf den Platten, die zur Kapazität führt . Moderne Kondensatoren werden unter Verwendung einer Reihe von Herstellungstechniken und Materialien hergestellt, um die außerordentlich breite Palette von Kapazitätswerten bereitzustellen, die in Elektronikanwendungen von Femtofarad bis Farad verwendet werden, mit maximalen Nennspannungen von einigen Volt bis zu mehreren Kilovolt.

Werte von Kondensatoren werden normalerweise in Farad (F), Mikrofarad (μF), Nanofarad (nF) und Picofarad (pF) angegeben. Das Millifarad wird in der Praxis selten verwendet (eine Kapazität von 4,7 mF (0,0047 F) wird beispielsweise stattdessen als 4 700  μF geschrieben ), während Nanofarad in Nordamerika ungewöhnlich ist. Die Größe kommerziell erhältlicher Kondensatoren reicht von etwa 0,1 pF bis 5 000 F (5 kF) Superkondensatoren . Parasitärkapazität in hochleistungsfähigen integrierten Schaltkreisen kann in Femtofarad (1 fF = 0.001 pF = 10 gemessen werden , - 15  , während Hochleistungstestausrüstung Änderungen erfassen kann in der Größenordnung von einigen zehn attofarads (1 aF = 10 in der Kapazität F) - 18  F).

Ein Wert von 0,1 pF ist ungefähr der kleinste verfügbare Kondensator für die allgemeine Verwendung im Elektronikdesign, da kleinere von den parasitären Kapazitäten anderer Komponenten, Verdrahtungen oder Leiterplatten dominiert würden . Kapazitätswerte von 1 pF oder weniger können durch Verdrillen zweier kurzer isolierter Drähte erreicht werden.

Die Kapazität der Ionosphäre der Erde gegenüber dem Boden wird mit etwa 1 F berechnet.

Informelle und veraltete Terminologie

Das Picofarad (pF) wird manchmal umgangssprachlich als "Puff" oder "Pic" ausgesprochen, wie in "einem Zehn-Puff-Kondensator". In ähnlicher Weise wird "mic" (ausgesprochen "mike") manchmal informell verwendet, um Mikrofarad zu bezeichnen.

Nicht standardisierte Abkürzungen wurden und werden oft verwendet. Farad wurde mit "f", "fd" und "Fd" abgekürzt. Für das Präfix "micro-", wenn der griechische Kleinbuchstabe "μ" oder das alte Mikrozeichen "μ" nicht verfügbar ist (wie auf Schreibmaschinen) oder umständlich einzugeben ist, wird es oft durch das ähnlich erscheinende "u" oder ersetzt "U", mit geringer Verwechslungsgefahr. Es wurde auch durch das ähnlich klingende "M" oder "m" ersetzt, was verwirrend sein kann, da M offiziell für 1.000.000 steht und m vorzugsweise für 1/1000 steht. In Texten vor 1960 und auf Kondensatorpackungen bis vor kurzem wurde "Mikrofarad(s)" eher mit "mf" oder "MFD" als mit dem modernen "μF" abgekürzt. Ein Katalog von Radio Shack aus dem Jahr 1940 listete die Nennleistung jedes Kondensators in "Mfd." auf, von 0,000005 Mfd. (5 pF) bis 50 Mfd. (50 μF).

"Mikromikrofarad" oder "Mikromikrofarad" ist eine veraltete Einheit, die in einigen älteren Texten und Etiketten zu finden ist und ein nicht standardmäßiges metrisches Doppelpräfix enthält . Es entspricht genau einem Picofarad (pF). Es wird als μμF, uuF oder (verwirrend) „mmf“, „MMF“ oder „MMFD“ abgekürzt.

Zusammenfassung veralteter Kapazitätseinheiten: (Groß-/Kleinschreibung wird nicht angezeigt)

  • μF (Mikrofarad) = mf, mfd
  • pF (Pikofarad) = mmf, mmfd, pfd, μμF

Verwandte konzepte

Der Kehrwert der Kapazität wird elektrische Elastizität genannt , deren (nicht standardisierte, nicht-SI) Einheit das Daraf ist .

CGS-Einheiten

Das Abfarad (abgekürzt abF) ist eine veraltete CGS-Kapazitätseinheit von 10 9 Farad (1 Gigafarad, GF).

Das Statfarad (abgekürzt statF) ist eine selten verwendete CGS-Einheit, die der Kapazität eines Kondensators mit einer Ladung von 1 Statcoulomb bei einer Potenzialdifferenz von 1 Statvolt entspricht . Sie beträgt 1/(10 –5 c 2 ) Farad, ungefähr 1,1126 Picofarad.

Siehe auch

Anmerkungen

Externe Links