Farad
1746-ban Leidenben Pieter van Musschenbroek vizet öntött egy üvegedénybe, és drótot merített bele. A drótot elektromos géppel feltöltötték. Egy segéd az egyik kezében tartotta az edényt, a másikkal megérintette a drótot. Az ütés olyan erős volt, hogy Musschenbroek azt írta egy kollégájának: semmi pénzért nem ismételné meg a kísérletet.
Az edényről kiderült, hogy ez az első kondenzátor: a víz belül és a kéz kívül volt a két fegyverzet, köztük az üveg a szigetelő. Hogy adott feszültségen mennyi töltést tartanak a fegyverzetek, azt a kapacitás mutatja meg. Egy farad annak a kondenzátornak a kapacitása, amelyen 1 V feszültség 1 C töltést hoz létre. Ez nagyon sok: az egész Föld kapacitása gömbként körülbelül 710 µF.
| Jelölés | F |
| Meghatározás | coulomb per volt · C/V · kg⁻¹·m⁻²·s⁴·A² |
| Viszonyítási értékek | ε₀ — 8,854 187 8·10⁻¹² F/m · 1 m sugarú gömb — 111 pF · a Föld mint gömb — körülbelül 710 µF |
| Bevezetve | 1881, Nemzetközi Elektromos Kongresszus, Párizs · az SI-ben 1960 óta |
| Szabványok | ISO 80000-6 · IEC 60384 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| Jellemző értékek | 10 pF — oszcilloszkópmérőfej · 100 nF — egy chip lábainál · 3000 F — szuperkondenzátor |
01 · Meghatározás
Egy coulomb minden voltra
A C kapacitás megmutatja, mennyi töltést kell egy vezetőre vinni ahhoz, hogy a feszültsége egy volttal nőjön. Legkönnyebb két lemezen látni. Az egyikre plusz jut, a másikra mínusz, és köztük tér jön létre. Minél nagyobbak a lemezek, és minél közelebb vannak egymáshoz, annál több töltést tárolnak ugyanazon a feszültségen.
A lemezek közé tett szigetelő megnöveli a kapacitást. Molekulái elfordulnak a térben, és részben kioltják azt. Az üveg körülbelül 7-szeresére növeli a kapacitást, a bárium-titanát kerámia ezerszeresére vagy még jobban. A tárolt energia a feszültség négyzetével nő.
Mit jelent a „104” egy apró kondenzátoron
Egy kerámiatárcsára három számjegy és egy betű fér. Az első két számjegy a szám eleje. A harmadik azt mondja meg, hány nullát kell mögé írni. Együtt adják a kapacitást pikofaradban. A számjegyek utáni betű a tűrés. Válassza ki a számjegyeket, és lent megjelenik a kapacitás a határaival.
Ahhoz, hogy két lemez 1 mm-es légréssel 1 F legyen, mindkét lemeznek 113 km² területűnek kellene lennie. Egy 1 F-os magányos gömb sugara 9 millió km lenne. A szuperkondenzátorok másképp kerülik meg ezt. Bennük a töltés porózus szén felületén ül, a töltések közötti rés pedig körülbelül egy nanométer. Egy gramm ilyen szénnek több száz négyzetméter a felülete.
Miért ugrik szikra, amikor kihúzzák az üveget a kondenzátorból
Balra egy legfeljebb 15 kV-os nagyfeszültségű tápegység látható; egy 100 MΩ-os ellenálláson át két 20 × 20 cm-es négyzet alakú lemezt tölt. A piros lemez a plusz, a türkiz a mínusz. A sárga vonalak a köztük lévő teret mutatják: minél sűrűbbek a vonalak, annál erősebb a tér. A lemezektől jobbra egy oszlop a teret a levegő átütési szilárdságához, körülbelül 3 kV/mm-hez méri. A lemezek közé szigetelő tolható. A jobb oldali nagyító a molekuláit mutatja: a piros vég plusz, a türkiz mínusz. A tápegység lekapcsolható: ekkor a töltés nem tud hová távozni. A „Kisütés” gomb az energiát egy lámpának adja át.
A tápegység tölti a lemezeket.
02 · Átszámítás
| Egység | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
A régi kondenzátorokon az „MFD” mikrofaradot jelent, nem millifaradot. A pikofaradot „MMFD”-nek írták — mikromikrofarad.
Egy 3000 F-os szuperkondenzátor 2,7 V-on körülbelül 11 kJ-t tárol. Ez nagyjából annyi, mint egy AA-s alkáli elemé.
Az egész Föld kapacitása, körülbelül 710 µF, kisebb, mint egyetlen 1000 µF-os szűrőkondenzátoré egy tápegységben.
03 · Nagyságrendek
04 · Mérőeszközök
05 · Írásszabályok
06 · Szomszédos egységek
07 · Történeti rész
1956-ban Andrew Thompson és Douglas Lampard olyan kondenzátort talált, amelynek kapacitása kiszámítható. Négy hosszú henger áll egy négyzet sarkaiban. A szemközti párok közötti kapacitás méterenként ε₀·ln 2 / π, körülbelül 1,953 549 pF/m. Ez a keresztmetszet szinte bármilyen pontos szimmetriája mellett igaz. A hosszt lézeres interferométerrel mérik, és a kapacitás a hosszból adódik.
2019 óta a h és az e állandó pontos, a farad pedig az ohmon keresztül kapcsolódik hozzájuk. A kvantum-Hall-effektuson alapuló ellenállás-etalont kvadratúrahídban, ismert frekvencián hasonlítják össze egy kondenzátorral: C = 1 / (2πfR). Így állítják elő a nemzeti laboratóriumok a faradot milliomodrésznyi pontossággal.
Mennyiségek katalógusa
a teljes mutató →Az SI hét alapegysége
Egy csepp sav megváltoztatja a lé színét, a só megfesti a lángot, a víz egy koppintásra megfagy. Alattuk a Simetrium összes lapja, szakterület és ábécé szerint.
A mutató megnyitása →