Что такое фарад и как он связан с электричеством. Каково происхождение этой единицы измерения. Где применяются фарады в технике и электронике. Как преобразовать фарады в другие единицы емкости.
История появления фарада как единицы измерения
Фарад был введен в Международную систему единиц (СИ) в 1960 году решением XI Генеральной конференции по мерам и весам. Эта единица измерения электрической емкости была названа в честь английского физика Майкла Фарадея, внесшего огромный вклад в изучение электромагнетизма.
Почему именно фарад был выбран в качестве единицы емкости? Дело в том, что 1 фарад соответствует емкости конденсатора, который при заряде в 1 кулон создает разность потенциалов между обкладками в 1 вольт. Такое определение позволяет легко связать фарад с другими электрическими единицами СИ.
Физический смысл и определение фарада
Фарад (обозначение: Ф, F) — это единица измерения электрической емкости. Один фарад равен емкости конденсатора, у которого при напряжении между обкладками 1 вольт накапливается заряд 1 кулон.
Как выразить фарад через основные единицы СИ? Формула следующая:
1 Ф = 1 А²·с⁴·кг⁻¹·м⁻²
Где такая большая емкость может встречаться на практике? На самом деле, 1 фарад — это очень большая емкость. Для сравнения, емкостью 1 Ф обладал бы уединенный металлический шар радиусом около 9 метров, что сопоставимо с размерами 3-4 этажного дома.
Кратные и дольные единицы фарада
Поскольку 1 фарад — это довольно большая величина, на практике чаще используются дольные единицы:
- Миллифарад (мФ) = 10⁻³ Ф
- Микрофарад (мкФ) = 10⁻⁶ Ф
- Нанофарад (нФ) = 10⁻⁹ Ф
- Пикофарад (пФ) = 10⁻¹² Ф
Из кратных единиц иногда применяются:
- Килофарад (кФ) = 10³ Ф
- Мегафарад (МФ) = 10⁶ Ф
Какие единицы чаще всего встречаются на практике? В большинстве электронных схем емкости конденсаторов измеряются в микрофарадах и пикофарадах. Например, типичный электролитический конденсатор может иметь емкость 100 мкФ, а керамический конденсатор — 100 пФ.
Области применения фарада как единицы измерения
Где используется фарад как единица измерения емкости? Основные области применения:
- Расчет и измерение емкости конденсаторов
- Определение емкости кабелей и проводников
- Измерение межэлектродных емкостей в электронных приборах
- Расчеты в радиотехнике и электронике
- Проектирование электрических фильтров
Как фарад связан с другими электрическими величинами? Емкость в фарадах входит во многие формулы электротехники, например:
- Энергия заряженного конденсатора: W = CU²/2, где C — емкость в фарадах
- Период колебаний LC-контура: T = 2π√(LC), где L — индуктивность, C — емкость
- Постоянная времени RC-цепи: τ = RC, где R — сопротивление, C — емкость
Связь фарада с единицами других систем
Как фарад соотносится с единицами емкости в других системах? Основные соотношения:
- 1 Ф ≈ 8,99×10¹¹ статфарад (единица СГСЭ)
- 1 Ф = 10⁻⁹ абфарад (единица СГСМ)
- 1 Ф ≈ 0,9×10⁻¹² Земных емкостей (емкость шара размером с Землю)
Почему важно знать эти соотношения? Они позволяют пересчитывать емкости между разными системами единиц, что бывает необходимо при работе со старой литературой или специфическими областями физики.
Измерение емкости в фарадах
Как на практике измеряют емкость в фарадах? Основные методы:
- С помощью RLC-метров — специальных приборов для измерения емкости, индуктивности и сопротивления
- Методом заряда-разряда конденсатора через известное сопротивление
- По резонансной частоте колебательного контура с известной индуктивностью
- Сравнением с эталонным конденсатором в мостовых схемах
Какова точность современных измерений емкости? Лабораторные приборы позволяют измерять емкость с погрешностью менее 0,1%. Для большинства практических применений достаточно точности 1-5%.
Интересные факты о фараде
Несколько любопытных фактов об этой единице измерения:
- Емкостью 1 Ф обладал бы уединенный проводящий шар радиусом 9 км
- Емкость Земли как уединенного проводника составляет около 710 мкФ
- Типичный суперконденсатор может иметь емкость несколько тысяч фарад
- Самый большой в мире конденсатор имеет емкость 5000 Ф
- Емкость человеческого тела относительно земли составляет около 100 пФ
Чем интересны эти факты? Они помогают составить представление о масштабах емкостей, встречающихся в природе и технике, и лучше понять физический смысл фарада как единицы измерения.
Преобразование фарад в другие единицы емкости
Как пересчитать фарады в другие единицы измерения емкости? Основные соотношения:
- 1 Ф = 1000 мФ (миллифарад)
- 1 Ф = 1 000 000 мкФ (микрофарад)
- 1 Ф = 1 000 000 000 нФ (нанофарад)
- 1 Ф = 1 000 000 000 000 пФ (пикофарад)
Почему важно уметь выполнять такие преобразования? Это позволяет работать с емкостями разных порядков и правильно читать маркировку конденсаторов, где емкость часто указывается в разных единицах.
Фарад
Фара́д (русское обозначение: Ф; международное обозначение: F ; прежнее название — фара́да) — единица электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ), названная в честь английского физика Майкла Фарадея[1]. 1 фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между его обкладками напряжение 1 вольт:
- 1 Ф = 1 Кл / 1 В.
Через основные единицы СИ фарад выражается следующим образом:
- Ф = А2·с4·кг−1·м−2.
В соответствии с правилами СИ о написании единиц измерения, названных в честь учёных, наименование единицы «фарад» пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной (Ф). Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных умножением или делением фарада на другую единицу. Например, обозначение единицы измерения абсолютной диэлектрической проницаемости фарад на метр записывается как Ф/м.
В Международную систему единиц фарад введён решением XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году, одновременно с принятием Международной системы в целом[2].
Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника: ёмкостью 1 Ф обладал бы уединённый металлический шар, радиус которого равен 13 радиусам Солнца; ёмкость же шара размером с Землю, используемого как уединённый проводник, составляла бы около 710 мкФ (микрофарад).
Ионистор со взаимной ёмкостью в 1 фарад.
Содержание
- 1 Область применения
- 2 Эквивалентное представление
- 3 Кратные и дольные единицы
- 4 Связь с единицами измерения в других системах
- 5 См. также
- 6 Примечания
Область применения
В фарадах выражают электрическую ёмкость проводников, то есть их способность накапливать электрический заряд. Например, в фарадах (и производных единицах) выражают: ёмкость кабелей, конденсаторов, межэлектродные ёмкости различных приборов.
{2}}{\text{H}}},}
где F — фарад, C — кулон, V — вольт, A — ампер, s — секунда, J — джоуль, N — ньютон, m — метр, W — ватт, kg — килограмм, Ω — ом, Hz — герц, H — генри.
Кратные и дольные единицы
Образуются с помощью стандартных приставок СИ.
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 Ф | декафарад | даФ | daF | 10−1 Ф | децифарад | дФ | dF |
| 102 Ф | гектофарад | гФ | hF | 10−2 Ф | сантифарад | сФ | cF |
| 103 Ф | килофарад | кФ | kF | 10−3 Ф | миллифарад | мФ | mF |
| 106 Ф | мегафарад | МФ | MF | 10−6 Ф | микрофарад | мкФ | µF |
| 109 Ф | гигафарад | ГФ | GF | 10−9 Ф | нанофарад | нФ | nF |
| 1012 Ф | терафарад | ТФ | TF | 10−12 Ф | пикофарад | пФ | pF |
| 1015 Ф | петафарад | ПФ | PF | 10−15 Ф | фемтофарад | фФ | fF |
| 1018 Ф | эксафарад | ЭФ | EF | 10−18 Ф | аттофарад | аФ | aF |
| 1021 Ф | зеттафарад | ЗФ | ZF | 10−21 Ф | зептофарад | зФ | zF |
| 1024 Ф | иоттафарад | ИФ | YF | 10−24 Ф | иоктофарад | иФ | yF |
| 1027 Ф | роннафарад | РФ | RF | 10−27 Ф | ронтофарад | рФ | rF |
| 1030 Ф | кветтафарад | КвФ | QF | 10−30 Ф | квектофарад | квФ | qF |
| рекомендовано к применению применять не рекомендуется не применяются или редко применяются на практике | |||||||
- Дольную единицу пикофарад до 1967 года называли микромикрофарада (русское обозначение: мкмкф; международное: µµF)[3].
- На схемах электрических цепей и (часто) в маркировке ранних конденсаторов советского производства целое число (например, «47») означало ёмкость в пикофарадах, а десятичная дробь (например, «10,0» или «0,1») — в микрофарадах; никакие буквенные обозначения единиц измерения ёмкости на схемах не применялись… Позже и до сегодняшних дней: любое число без указания единицы измерения — ёмкость в пикофарадах; с буквой
- В текстах на языках, использующих латиницу, очень часто при обозначении микрофарад в тексте заменяют букву µ (мю) на латинскую u («uF» вместо «µF») из-за отсутствия в раскладке клавиатуры греческих букв.
Связь с единицами измерения в других системах
- Сантиметр (другое название «статфарад», статФ) — единица электрической ёмкости в СГСЭ и в гауссовой системе, ёмкость шара радиусом 1 см в вакууме:
- 1 статФ ≈ 1,1126… пФ;
- 1 Ф = 8,9875517873681764×1011 статФ (точно). Коэффициент равен с2×10−5 Ф/см = 100/(4πε0).
- Абфарад — единица электрической ёмкости в СГСМ; очень большая единица: 1 абФ = 109 Ф = 1 ГФ.
См. также
- Фарадей — единица измерения электрического заряда (1 моль элементарных зарядов).
Примечания
- ↑ Фарад // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1999. — Т. 5: Стробоскопические приборы — Яркость. — С. 275. — 692 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-101-7.
- ↑ Resolution 12 of the 11th meeting of the CGPM (1960) Архивная копия от 28 июля 2012 на Wayback Machine (англ. ) на сайте Международного бюро мер и весов
- ↑ Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 118. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
) на сайте Международного бюро мер и весовВ статье не хватает ссылок на источники (см. также рекомендации по поиску). Информация должна быть проверяема, иначе она может быть удалена. Вы можете отредактировать статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок. (25 мая 2021) |
Преобразовать фарад (Ф) (Ёмкость)
Преобразовать фарад (Ф)
Категории измерений:Активность катализатораБайт / Битвес ткани (текстиль)ВремяВыбросы CO2Громкость звукаДавлениеДинамическая вязкостьДлина / РасстояниеЁмкостьИмпульсИндуктивностьИнтенсивность светаКинематическая вязкостьКоличество веществаКулинария / РецептыМагнитный потокмагнитодвижущая силаМасса / ВесМассовый расходМолярная концентрацияМолярная массаМолярный объемМомент импульсаМомент силыМощностьМощностью эквивалентной дозыМузыкальный интервалНапряжённость магнитного поляНефтяной эквивалентОбъёмОбъёмный расход жидкостиОсвещенностьПлоский уголПлотностьПлотность магнитного потокаПлощадьПоверхностное натяжениеПоглощённая дозаПриставки СИпроизведение дозы на длинупроизведения дозы на площадьПроизводительность компьютера (флопс)Производительность компьютера (IPS)РадиоактивностьРазмер шрифта (CSS)Световая энергияСветовой потокСилаСистемы исчисленияСкоростьСкорость вращенияСкорость передачи данныхСкорость утечкиТекстильные измеренияТелесный уголТемператураУскорениеЧастей в .
..ЧастотаЭквивалентная дозаЭкспозиционная дозаЭлектрическая эластичностьЭлектрический дипольный моментЭлектрический зарядЭлектрический токЭлектрическое напряжениеЭлектрическое сопротивлениеЭлектрической проводимостиЭнергияЯркостьFuel consumption
Изначальное значение:
Изначальная единица измерения:абфарад [abF]гигафарад [ГФ]килофарад [кФ]Кл/Вмегафарад [МФ]микрофарад [мкФ]миллифарад [мФ]нанофарад [нФ]пикофарад [пФ]статфарад [statF]терафарад [ТФ]фарад [Ф]фемтофарад [фФ]
Числа в научной записи
Прямая ссылка на этот калькулятор:
https://www.preobrazovaniye-yedinits.info/preobrazovat+farad.php
Какой длины 1 фарад?
Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования фарад.
- Выберите нужную категорию из списка, в данном случае ‘Ёмкость’.
- Введите величину для перевода. Основные арифметические операции, такие как сложение (+), вычитание (-), умножение (*, x), деление (/, :, ÷), экспоненту (^), квадратный корень (√), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.
- Из списка выберите единицу измерения переводимой величины, в данном случае ‘фарад [Ф]’.
- После этого величина будет переведена во все единицы измерения, которые поддерживает калькулятор.
- После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.
С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘21 фарад‘. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘фарад‘ или ‘Ф‘. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Ёмкость’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение.
3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.
Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 1,649 797 515 851 ×1025. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 25, и фактическое число, здесь 1,649 797 515 851. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 1,649 797 515 851 E+25. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 16 497 975 158 510 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.
Фарад | Определение, символ и факты
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Этот день в истории
- Викторины
- Подкасты
- Словарь
- Биографии
- Резюме
- Популярные вопросы
- Обзор недели
- Инфографика
- Демистификация
- Списки
- #WTFact
- Товарищи
- Галереи изображений
- Прожектор
- Форум
- Один хороший факт
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica. - Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы. - #WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти. - На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории. - Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
- Студенческий портал
Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д. - Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня. - 100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю. - Britannica Beyond
Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Просить. Мы не будем возражать. - Спасение Земли
Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать! - SpaceNext50
Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!
- Вступление
Краткие факты
- Факты и сопутствующий контент
- викторины 918, или 6,25 миллиарда миллиардов) электронов. Один ампер представляет скорость потока электронов 1 кулон электронов в секунду, поэтому конденсатор емкостью 1 фарад может удерживать 1 ампер-секунду электронов при 1 вольте.
Конденсатор емкостью 1 фарад обычно довольно большой. Он может быть размером с банку тунца или литровую бутылку газировки, в зависимости от напряжения, которое он может выдержать. По этой причине конденсаторы обычно измеряются в микрофарадах (миллионных долях фарад).
Чтобы получить представление о величине фарад, подумайте об этом:
- Стандартная щелочная батарейка типа АА рассчитана на 2,8 ампер-часа.
- Это означает, что батарея AA может производить 2,8 ампера в час при напряжении 1,5 вольта (около 4,2 ватт-часа — батарея AA может зажигать 4-ваттную лампочку чуть больше часа).
- Назовем его 1 вольт, чтобы упростить вычисления. Чтобы сохранить энергию одной батарейки АА в конденсаторе, вам потребуется 3600 * 2,8 = 10 080 фарад, потому что ампер-час равен 3600 ампер-секундам.
Если требуется что-то размером с банку тунца, чтобы вместить фарад, то 10 080 фарад займут НАМНОГО больше места, чем одна батарейка АА! Очевидно, что нецелесообразно использовать конденсаторы для хранения значительного количества энергии, если вы не делаете это при высоком напряжении.
Области применения
Разница между конденсатором и батареей заключается в том, что конденсатор может сбрасывать весь свой заряд за крошечную долю секунды, в то время как для полной разрядки батареи требуются минуты. Вот почему в электронной вспышке камеры используется конденсатор — батарея заряжает конденсатор вспышки в течение нескольких секунд, а затем конденсатор почти мгновенно сбрасывает полный заряд во вспышку. Это может сделать большой заряженный конденсатор чрезвычайно опасным — по этой причине на вспышках и телевизорах есть предупреждения об их открытии. Они содержат большие конденсаторы, которые потенциально могут убить вас содержащимся в них зарядом.
Один ампер представляет скорость потока электронов 1 кулон электронов в секунду, поэтому конденсатор емкостью 1 фарад может удерживать 1 ампер-секунду электронов при 1 вольте.
