Farad
Pada tahun 1746 di Leiden, Pieter van Musschenbroek menuangkan air ke dalam botol kaca dan mencelupkan seutas kawat ke dalamnya. Botol itu diberi muatan dari mesin listrik. Asistennya memegang botol dengan satu tangan dan menyentuh kawat dengan tangan yang lain. Sengatannya begitu kuat sehingga Musschenbroek menulis kepada seorang rekan bahwa ia tidak akan mengulangi percobaan itu demi apa pun.
Botol itu ternyata kapasitor pertama: air di dalam dan tangan di luar adalah dua keping, dan kaca di antaranya adalah isolatornya. Berapa banyak muatan yang ditampung keping pada tegangan tertentu ditunjukkan oleh kapasitansi. Satu farad adalah kapasitansi yang mendapat muatan 1 C dari tegangan 1 V. Itu sangat besar: seluruh Bumi sebagai bola memiliki kapasitansi sekitar 710 µF.
| Notasi | F |
| Definisi | coulomb per volt · C/V · kg⁻¹·m⁻²·s⁴·A² |
| Nilai acuan | ε₀ — 8,854 187 8·10⁻¹² F/m · bola berjari-jari 1 m — 111 pF · Bumi sebagai bola — sekitar 710 µF |
| Diperkenalkan | 1881, Kongres Kelistrikan Internasional di Paris · dalam SI sejak 1960 |
| Standar | ISO 80000-6 · IEC 60384 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| Nilai khas | 10 pF — probe osiloskop · 100 nF — di dekat kaki cip · 3000 F — superkapasitor |
01 · Definisi
Satu coulomb untuk setiap volt
Kapasitansi C menunjukkan berapa banyak muatan yang harus diberikan pada penghantar agar tegangannya naik satu volt. Paling mudah melihatnya pada dua keping. Satu keping menerima plus, yang lain minus, dan di antara keduanya timbul medan. Makin besar keping dan makin dekat jaraknya, makin banyak muatan yang ditampungnya pada tegangan yang sama.
Isolator di antara keping memperbesar kapasitansi. Molekulnya berputar dalam medan dan sebagian meredamnya. Kaca memperbesar kapasitansi sekitar 7 kali, keramik barium titanat seribu kali dan lebih. Energi yang tersimpan bertambah sebanding dengan kuadrat tegangan.
Apa arti «104» pada kapasitor kecil
Pada cakram keramik hanya muat tiga angka dan satu huruf. Dua angka pertama adalah awal bilangan. Angka ketiga menyatakan berapa nol yang ditambahkan. Semuanya bersama-sama adalah kapasitansi dalam pikofarad. Huruf setelah angka adalah toleransi. Pilih angkanya, dan di bawah akan muncul kapasitansi beserta batasnya.
Untuk mendapatkan 1 F dari dua keping dengan celah udara 1 mm, setiap keping harus seluas 113 km². Bola terisolasi berkapasitansi 1 F akan berjari-jari 9 juta km. Superkapasitor mengatasinya dengan cara lain. Muatannya tersimpan di permukaan karbon berpori, dan celah antara muatan sekitar satu nanometer. Satu gram karbon seperti itu memiliki permukaan ratusan meter persegi.
Mengapa percikan melompat saat kaca ditarik keluar dari kapasitor
Di kiri ada catu daya tegangan tinggi sampai 15 kV; ia mengisi dua keping persegi 20 × 20 cm melalui resistor 100 MΩ. Keping merah adalah plus, keping toska minus. Garis kuning adalah medan di antara keduanya: makin rapat garisnya, makin kuat medannya. Di kanan keping, sebuah batang membandingkan medan dengan kekuatan dielektrik udara, sekitar 3 kV/mm. Isolator dapat disisipkan di antara keping. Kaca pembesar di kanan menampilkan molekulnya: ujung merah plus, ujung toska minus. Catu daya dapat diputus: maka muatan tidak punya jalan keluar. Tombol «Kosongkan» memberikan energinya ke lampu.
Catu daya sedang mengisi keping.
02 · Konversi
| Satuan | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
«MFD» pada kapasitor lama berarti mikrofarad, bukan milifarad. Pikofarad dulu ditulis «MMFD» — mikromikrofarad.
Superkapasitor 3000 F pada 2,7 V menyimpan sekitar 11 kJ. Kira-kira sebanyak satu baterai alkalin AA.
Kapasitansi seluruh Bumi, sekitar 710 µF, lebih kecil daripada satu kapasitor filter 1000 µF dalam catu daya.
03 · Orde besaran
04 · Alat ukur
05 · Aturan penulisan
06 · Satuan tetangga
07 · Bagian sejarah
Pada tahun 1956 Andrew Thompson dan Douglas Lampard menemukan kapasitor yang kapasitansinya dapat dihitung. Empat silinder panjang berdiri di sudut-sudut sebuah persegi. Kapasitansi antara pasangan yang berseberangan per meter panjang sama dengan ε₀·ln 2 / π, sekitar 1,953 549 pF/m. Ini berlaku untuk hampir semua penampang dengan simetri yang tepat. Panjangnya diukur dengan interferometer laser, dan kapasitansi diperoleh dari panjang itu.
Sejak 2019 konstanta h dan e bernilai eksak, dan farad terhubung dengannya melalui ohm. Standar hambatan berbasis efek Hall kuantum dibandingkan dengan kapasitor dalam jembatan kuadratur pada frekuensi yang diketahui: C = 1 / (2πfR). Dengan cara ini laboratorium nasional mewujudkan farad hingga ketelitian sepersejuta.
Katalog besaran
seluruh indeks →Tujuh satuan pokok SI
Setetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.
Buka indeks →