Veľkosť písmen

Veľké latinské F. Názov malým písmenom: farad. Takmer vždy s predponou: µF, nF, pF.

Nezamieňať

F nie je °F, stupeň Fahrenheita. Farad nie je faraday: tak sa volá náboj jedného mólu elektrónov, asi 96 485 C.

Písmeno F na doske je kovový kondenzátor. Horné rameno je kladná doska, stredné záporná. Vpravo batéria privádza náboj cez rezistor, pole medzi ramenami silnie a ručička voltmetra vľavo stúpa. Dole ide značka po nabíjacej krivke a míňa značku τ: tam je dosiahnutých 63 % napätia. Keď sú dosky nabité, preskočí medzi nimi iskra a všetko sa začína odznova.

Pas jednotky · elektrická kapacita

Farad

Odvodená jednotka SI · veličina: elektrická kapacita

V roku 1746 v Leidene nalial Pieter van Musschenbroek vodu do sklenenej nádoby a ponoril do nej drôt. Ten nabili z elektrického stroja. Pomocník držal nádobu v ruke a druhou rukou sa drôtu dotkol. Rana bola taká silná, že Musschenbroek napísal kolegovi, že by pokus za nič na svete nezopakoval.

Nádoba sa ukázala ako prvý kondenzátor: voda vnútri a ruka zvonka boli dvoma elektródami a sklo medzi nimi izolantom. Koľko náboja udržia elektródy pri danom napätí, udáva kapacita. Jeden farad je kapacita, ktorej napätie 1 V dodá náboj 1 C. To je veľmi veľa: celá Zem ako guľa má kapacitu asi 710 µF.

Označenie	F
Definícia	coulomb na volt · C/V · kg⁻¹·m⁻²·s⁴·A²
Referenčné hodnoty	ε₀ — 8,854 187 8·10⁻¹² F/m · guľa s polomerom 1 m — 111 pF · Zem ako guľa — asi 710 µF
Zavedená	1881, Medzinárodný elektrotechnický kongres v Paríži · v SI od roku 1960
Normy	ISO 80000-6 · IEC 60384 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed.
Typické hodnoty	10 pF — sonda osciloskopu · 100 nF — pri vývodoch čipu · 3000 F — superkondenzátor

K prevodu K leydenskej fľaši

01 · Definícia

Coulomb na každý volt

Kapacita C udáva, koľko náboja treba priviesť na vodič, aby jeho napätie stúplo o jeden volt. Najľahšie to vidno na dvoch doskách. Na jednu prichádza plus, na druhú mínus a medzi nimi vzniká pole. Čím väčšie sú dosky a čím bližšie sú pri sebe, tým viac náboja pojmú pri rovnakom napätí.

Izolant medzi doskami kapacitu zväčšuje. Jeho molekuly sa v poli natáčajú a čiastočne ho rušia. Sklo zväčší kapacitu asi 7-krát, keramika z titaničitanu bárnatého tisíckrát aj viac. Uložená energia rastie s druhou mocninou napätia.

C — kapacita, F · Q — náboj, C · U — napätie, V · ε₀ — elektrická konštanta, F/m · εr — permitivita izolantu · A — plocha dosky, m² · d — medzera, m · W — energia, J

Rozmer

M⁻¹ L⁻² T⁴ I²

náboj krát napätie

Vákuum

8,85 pF/m

ε₀, presná od roku 2019

Zem

≈ 710 µF

guľa s polomerom 6371 km

Interaktívne · kód na kondenzátore IEC 60062

Čo znamená „104“ na malom kondenzátore

Na keramický disk sa zmestia tri číslice a písmeno. Prvé dve číslice sú začiatok čísla. Tretia udáva, koľko núl k nemu pripísať. Spolu dávajú kapacitu v pikofaradoch. Písmeno za číslicami je tolerancia. Zvoľte číslice a dole sa objaví kapacita s hranicami.

Kapacita

Hranice

Rad E12

Prečo je farad veľa

Aby dve dosky so vzduchovou medzerou 1 mm mali 1 F, musela by mať každá z nich plochu 113 km². Osamotená guľa s kapacitou 1 F by mala polomer 9 mil. km. Superkondenzátory to obchádzajú inak. Náboj sa v nich drží na povrchu pórovitého uhlíka a medzera medzi nábojmi je okolo nanometra. Jeden gram takého uhlíka má stovky štvorcových metrov povrchu.

Interaktívne · doskový kondenzátor pod napätím

Prečo preskočí iskra, keď sa z kondenzátora vytiahne sklo

Vľavo je vysokonapäťový zdroj do 15 kV, nabíja dve štvorcové dosky 20 × 20 cm cez rezistor 100 MΩ. Červená doska je plus, tyrkysová mínus. Žlté čiary sú pole medzi nimi: čím hustejšie čiary, tým silnejšie pole. Vpravo od dosiek stĺpec porovnáva pole s elektrickou pevnosťou vzduchu, asi 3 kV/mm. Medzi dosky možno zasunúť izolant. Lupa vpravo ukazuje jeho molekuly: červený koniec je plus, tyrkysový mínus. Zdroj možno odpojiť: potom náboj nemá kam odtiecť. Tlačidlo „Vybiť“ odovzdá energiu lampe.

vľavo: zdroj do 15 kV · rezistor 100 MΩ · dosky 0,04 m²vpravo: izolant zväčšený · nabíjanie spomalené

Izolant

Napätie zdroja

Medzera medzi doskami

Obvod

Kapacita

—

Náboj

—

—

Napätie

—

—

Pole

—

—

Energia

—

—

Zdroj nabíja dosky.

02 · Prevod

Vo faradoch

Jednotka	Hodnota	Kde sa vyskytuje
{n}	{v}	{note}

„MFD“ na starých kondenzátoroch znamená mikrofarady, nie milifarady. Pikofarady sa písali „MMFD“ — mikromikrofarady.

Superkondenzátor 3000 F pri 2,7 V uchová asi 11 kJ. To je zhruba toľko ako alkalická batéria AA.

Kapacita celej Zeme, asi 710 µF, je menšia ako kapacita jediného filtračného kondenzátora 1000 µF v napájacom zdroji.

03 · Rády veličín

Kapacita od 10⁻¹⁵ do 10⁴ F, logaritmická stupnica

04 · Meracie prístroje

elektroskop a leydenská fľaša

Náboj z fľaše prechádza po drôte na dva zlaté lístky. Súhlasné náboje sa odpudzujú a lístky sa rozostupujú tým viac, čím vyššie je napätie.

rezonančný merač

Kondenzátor sa zapojí do obvodu so známou cievkou. Prístroj hľadá frekvenciu, pri ktorej obvod znie najsilnejšie. Z tejto frekvencie sa určí kapacita: f₀ = 1 / (2π√LC).

multimeter · režim kapacity

Prístroj nabíja kondenzátor konštantným prúdom a meria čas, kým napätie nedosiahne prah. Čím väčšia kapacita, tým dlhšie nabíjanie trvá: C = I·t / U.

kapacitný dotykový snímač

Pod sklom displeja leží mriežka elektród. Prst pridá najbližšiemu uzlu zlomky pikofaradu. Radič kontroluje uzly stovky ráz za sekundu a túto zmenu zaznamená.

05 · Pravidlá zápisu

Správne

22 pF, 100 nF, 4,7 µF — medzera, predpona malým písmenom

v schéme podľa IEC 60062: 4n7, 2µ2, 100p

kód na puzdre 104K — to je 100 nF ± 10 %

kapacita kábla na dĺžku 100 pF/m

Nesprávne

100 NF, 4.7uf, 22 pf — na veľkosti písmen záleží

4,7 mF namiesto 4,7 µF — tisícnásobná chyba

MFD a mmfd v novom texte — zastarané skratky

мкФ v medzinárodnom texte namiesto µF

06 · Susedné jednotky

07 · Historický oddiel

Thompsonov–Lampardov kondenzátor

Metrologická poznámka

V roku 1956 našli Andrew Thompson a Douglas Lampard kondenzátor, ktorého kapacitu možno vypočítať. Štyri dlhé valce stoja v rohoch štvorca. Kapacita medzi protiľahlými dvojicami na meter dĺžky sa rovná ε₀·ln 2 / π, asi 1,953 549 pF/m. Platí to takmer pri každej presnej symetrii prierezu. Dĺžka sa meria laserovým interferometrom a kapacita vychádza z dĺžky.

Od roku 2019 sú konštanty h a e presné a farad je s nimi zviazaný cez ohm. Etalón odporu na kvantovom Hallovom jave sa porovnáva s kondenzátorom v kvadratúrnom mostíku pri známej frekvencii: C = 1 / (2πfR). Tak národné laboratóriá realizujú farad s presnosťou na milióntiny.

leydenská fľaša · výboj

Katalóg veličín

celý register →

základ · 7 jednotiek

Sedem základných jednotiek SI

Laboratórium pri vstupe do registra

Kvapka kyseliny zmení farbu šťavy, soľ zafarbí plameň, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všetky listy Simetria podľa odborov a abecedne.

Otvoriť register →

08 · Váš jazyk

každý odkaz vedie na skutočnú jazykovú stránku

Čítajte vo svojom jazyku

preložené a skontrolovanéhrubý prekladv poradí