法拉
SI 导出单位 · 量：电容
01 · 定义
一法拉是这样一种电容：一库仑的电荷在它上面产生一伏特的电压。这个单位大得离谱，几乎从不整个使用：电路里的电容器都以皮法和微法计量，而法拉直到超级电容器出现才进入日常。地球那么大的球体，电容是七百微法。
莱顿瓶是历史上第一个电容器，1745 年。它的电容约为一纳法：一只内外贴着金属箔的玻璃瓶，存住的电荷足以把整排修士掀翻在地。
放进极板之间的物质会被极化，它自己的场部分抵消外场，同样电荷下电压下降——于是电容上升。纸给出的倍数约为三，云母六，水八十，陶瓷里的钛酸钡可达几千。高介电常数的代价是不稳定：Y5V 级陶瓷在工作温度范围的两端会损失多达八成的电容，在电压下也明显塌陷，所以精密电路里放的是只有区区三倍的薄膜。
02 · 换算
输入一个电容——档案会把它按单位拆开
真实的元件活在皮法和微法里，所以词头在这里全力工作。老图纸和手册里能碰到电容的厘米——CGS 静电制的单位，约等于一皮法。
电容器的标注是三位数，而且总以皮法为单位：前两位是数值，第三位是零的个数。代码 104 表示十后面加四个零，也就是十万皮法，它同时也是一百纳法或者零点一微法——同一个量的三种写法，出现在不同的制图学派里。旁边的字母给出允差：K 是百分之十，J 是五，M 是二十。
| 单位 | 名称 | 数值 | 常见于何处 |
|---|---|---|---|
| F | 法拉，SI 单位 | 1 | 本档案的出发单位 |
| mF | 毫法 | 1000 | 少用的词头：宁可写成几千微法 |
| µF | 微法 | 1000000 | 图纸上最熟悉的词头 |
| nF | 纳法 | 10⁹ | 欧洲的写法；在美国是同样的 0.1 µF |
| pF | 皮法 | 10¹² | 再往下就是导线自身的电容了 |
| cm | 厘米，CGS 静电制 | 8.988·10¹¹ | 在静电单位制里电容是用长度来量的 |
| R, m | 球体半径 | 8.988·10⁹ | 要凑成一法拉，半径得有九百万公里 |
| cm | 厘米，CGS 静电制 | 8.988·10¹¹ | 球体的电容等于它的半径 |
| abF | 绝对法拉，CGS 电磁制 | 10⁻⁹ | 一个单位里就有十亿法拉 |
| jar | 「瓶」 | 9.009·10⁸ | 过去数的是多少只莱顿瓶凑成一组 |
| µµF | 微微法 | 10¹² | 用双重词头代替皮 |
| F | 法拉 | 1 | 本档案的出发单位 |
法拉是库仑与伏特之比，所以站在两者之间。与欧姆相配给出秒，与亨利相配给出回路的谐振频率
03 · 数量级
从晶体管到行星一法拉：一只玻璃杯大小的超级电容器
04 · 测量仪器
用什么测电容
它给元件加上已知频率的正弦信号，再由电流的幅度和相移算出电容和损耗。结果取决于测量频率：电解电容在一百赫兹和十千赫兹上会显示不同的数值，所以元件的档案里必定写明频率。
一臂接标准电容器的电桥电路：电容和损耗角正切同时被平衡。它是高压绝缘的主要仪器——从电缆或变压器里损耗的增长，可以在击穿之前很久就判断出介质的老化。
把电容测出来的办法，是用秒表记下通过已知电阻充到电压百分之六十三所用的时间。单片机里内置的功能就是这么工作的，任何自制的表也一样；对超级电容器来说这是唯一的路，因为电桥根本不是为这种数值设计的。
四根平行的圆柱，它们单位长度的电容只取决于一个可测的量——重叠的长度。这条 1956 年发现的定理让电容能够从几何算出，并把电学基准与米捆在一起达数十年之久。
05 · 书写规则
µF、nF、pF——没有什么「µµF」
双重词头在 SI 里是禁止的：皮法写作 pF，而不是「µµF」，也不是「mmF」，尽管老图纸上两种都能碰到。符号 F 是大写；旁边的 °F 是华氏度，另一个量。电容器的标注里「104」表示 10·10⁴ pF，也就是 100 nF。
电解电容器是有极性的，标注上的电压是极限而不是工作点：16 V 的电容器在 12 V 电路里能用好些年，在 15 V 电路里只有几个月。业余无线电的习惯保留了两个已废止的词头：「µµF」和「mmF」都表示皮法。CGS 静电制里历史上的静电法拉等于厘米：在静电单位里电容是用长度来量的。
06 · 相邻单位
法拉站在电荷和电压之间，与亨利成对时则决定振荡回路的频率——正是那个把收音机调到电台上的回路。
能量公式里电压的平方意味着电压翻一倍就能多存四倍——所以在超级电容器上，人们争的是每多出一伏，而不是法拉。Simetrium 的档案里与法拉相邻的是 Simetrium 的档案中 与法拉相邻的是 库仑 和 伏特 出自定义的， 亨利 作为回路的成对量， 欧姆 出自时间常数的，还有 焦耳 储存的能量。
07 · 历史部分
在法拉之前用什么计电容
彼得·范·穆森布鲁克受到的电击如此之猛，据他自己说，就是给他法兰西的王冠也不会再做一次这个实验。莱顿瓶存住的约为一纳法——这已足以把一个人掀翻。
法拉第没有受过系统的教育，也不通数学，可正是他的实验给了电工学场、感应和电解。电容的单位以他的名字命名。
电工大会用库仑和伏特定义了法拉，同时定下的还有伏特、安培和欧姆。实践立刻转向微法：在那些年里，人手造出的东西没有一件的电容能有整整一法拉。
双电层电容器的专利是通用电气提出的，但把它做成产品的是日本的 NEC，1978 年推出了给磁带录音机存储器用的「超级电容器」。今天三千法拉的超级电容器能放在手掌里。
这个单位选得如此不巧，以至于将近两百年没有人用过它
电容是唯一一个可以完全从几何出发建立基准的电学量。1956 年汤普森和兰帕德的定理指出，在四根平行圆柱电极组成的系统里，单位长度的电容只取决于电常数，别的什么都不取决：既不取决于棒的直径，也不取决于它们之间的距离。只要用一块可移动的屏蔽测出重叠长度——电容就由计算得知。这样的可算电容器每米约给出两皮法，成了各国电容基准的基础，并通过它们成了欧姆基准的基础，因为电阻可由电容和频率求得。1990 年量子霍尔效应把这条链子扯断了，使欧姆成为首要的；可算电容器却留在了实验室里，作为独立的校核——两条路之间的偏差至今仍是电学基准是否自洽的检验之一。
目录 · 计量单位
每个量都有一份档案
七个国际单位制基本单位、二十二个有专名的导出单位，以及工程和日常都离不开的非国际制单位。每个单位一页：定义、换算、仪器、书写规则。共 32 种语言。
有专名的 SI 导出单位
法拉档案已打开SI 基本单位
赭色的是组成法拉的四个单位其他单位制里的电容
档案语言
32 种语言。符号 F 是国际通用的，可数值的写法却不然：欧洲图纸上写一百纳法，美国图纸上写零点一微法——档案把标注按当地惯例给出。