Farad
1746'da Leiden'de Pieter van Musschenbroek cam bir şişeye su doldurdu ve içine bir tel daldırdı. Tel bir elektrik makinesiyle yüklendi. Yardımcısı şişeyi bir elinde tutuyordu, öbür eliyle de tele dokundu. Çarpılma öyle şiddetliydi ki Musschenbroek bir meslektaşına bu deneyi dünyalar verilse tekrarlamayacağını yazdı.
Şişe ilk kondansatör çıktı: içerideki su ile dışarıdaki el iki plaka, aradaki cam ise yalıtkandı. Plakaların belirli bir gerilimde ne kadar yük tuttuğunu sığa gösterir. Bir farad, 1 V gerilimin 1 C yük kazandırdığı sığadır. Bu çok büyük bir değerdir: bir küre olarak bütün Dünya'nın sığası yaklaşık 710 µF kadardır.
| Gösterim | F |
| Tanım | volt başına coulomb · C/V · kg⁻¹·m⁻²·s⁴·A² |
| Referans değerler | ε₀ — 8,854 187 8·10⁻¹² F/m · 1 m yarıçaplı küre — 111 pF · küre olarak Dünya — yaklaşık 710 µF |
| Getirildi | 1881, Paris'teki Uluslararası Elektrik Kongresi · 1960'tan beri SI'da |
| Standartlar | ISO 80000-6 · IEC 60384 · IEC 60062 · SI Brochure 9th ed. |
| Tipik değerler | 10 pF — osiloskop probu · 100 nF — çip bacaklarının yanında · 3000 F — süperkondansatör |
01 · Tanım
Her volt için bir coulomb
C sığası, bir iletkenin gerilimini bir volt artırmak için ona ne kadar yük konması gerektiğini gösterir. Bunu en kolay iki plakada görürüz. Birine artı, öbürüne eksi gelir, aralarında bir alan oluşur. Plakalar ne kadar büyük ve birbirine ne kadar yakınsa aynı gerilimde o kadar çok yük alırlar.
Plakalar arasındaki yalıtkan sığayı artırır. Molekülleri alanda döner ve alanı kısmen söndürür. Cam sığayı yaklaşık 7 kat, baryum titanat seramik bin kat ve daha fazla artırır. Depolanan enerji gerilimin karesiyle büyür.
Küçük bir kondansatörün üzerindeki «104» ne demek
Seramik bir diske üç rakam ve bir harf sığar. İlk iki rakam sayının başıdır. Üçüncüsü, sonuna kaç sıfır ekleneceğini söyler. Hepsi birlikte sığayı pikofarad cinsinden verir. Rakamlardan sonraki harf toleranstır. Rakamları seçin, aşağıda sığa sınırlarıyla birlikte belirir.
1 mm hava aralıklı iki plakadan 1 F elde etmek için her plakanın alanı 113 km² olmalıydı. 1 F sığalı yalıtılmış bir kürenin yarıçapı 9 milyon km olurdu. Süperkondansatörler bu sorunu başka yoldan aşar. Onlarda yük gözenekli karbonun yüzeyinde tutunur, yükler arasındaki aralık ise yaklaşık bir nanometredir. Böyle bir karbonun bir gramında yüzlerce metrekare yüzey vardır.
Kondansatörden cam çekilince neden kıvılcım çakar
Solda 15 kV'a kadar çıkan bir yüksek gerilim kaynağı var; 20 × 20 cm boyutlarında iki kare plakayı 100 MΩ'luk bir direnç üzerinden yükler. Kırmızı plaka artı, turkuaz plaka eksidir. Sarı çizgiler aralarındaki alandır: çizgiler ne kadar sıksa alan o kadar güçlüdür. Plakaların sağındaki bir çubuk alanı havanın dayanımıyla, yaklaşık 3 kV/mm ile karşılaştırır. Plakaların arasına bir yalıtkan sürülebilir. Sağdaki büyüteç onun moleküllerini gösterir: kırmızı uç artı, turkuaz uç eksidir. Kaynak ayrılabilir: o zaman yükün gidecek yeri kalmaz. «Lambadan boşalt» düğmesi enerjiyi bir lambaya verir.
Kaynak plakaları yüklüyor.
02 · Dönüşüm
| Birim | Değer | Nerede karşılaşılır |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Eski kondansatörlerdeki «MFD» mikrofarad demektir, milifarad değil. Pikofarad ise «MMFD», yani mikromikrofarad diye yazılırdı.
2,7 V'ta 3000 F'lık bir süperkondansatör yaklaşık 11 kJ depolar. Bu, alkalin bir AA pilin enerjisiyle aşağı yukarı aynıdır.
Bütün Dünya'nın sığası, yaklaşık 710 µF, bir güç kaynağındaki tek bir 1000 µF'lık filtre kondansatörününkinden azdır.
03 · Büyüklük mertebeleri
04 · Ölçüm aletleri
05 · Yazım kuralları
06 · Komşu birimler
07 · Tarihsel bölüm
1956'da Andrew Thompson ve Douglas Lampard, sığası hesaplanabilen bir kondansatör buldu. Dört uzun silindir bir karenin köşelerinde durur. Karşılıklı çiftler arasındaki sığa, metre uzunluk başına ε₀·ln 2 / π, yani yaklaşık 1,953 549 pF/m'dir. Bu, kesitin hemen her tam simetrisinde geçerlidir. Uzunluk bir lazer interferometresiyle ölçülür ve sığa uzunluktan elde edilir.
2019'dan beri h ve e sabitleri kesindir ve farad bunlara ohm üzerinden bağlıdır. Kuantum Hall etkisine dayanan bir direnç standardı, bilinen bir frekansta kuadratür köprüsünde bir kondansatörle karşılaştırılır: C = 1 / (2πfR). Ulusal laboratuvarlar faradı böyle, milyonda birlik doğrulukla gerçekleştirir.
Büyüklük kataloğu
tüm dizin →SI’nin yedi temel birimi
Bir damla asit suyun rengini değiştirir, tuz alevi boyar, su bir vuruşla donar. Altlarında Simetrium’un tüm sayfaları, alanlara göre ve alfabetik olarak.
Dizini aç →