Фарад

20.02.2016 18:06

Фара́д (русское обозначение: Ф; международное обозначение: F; прежнее название — фара́да) — единица измерения электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ), названа в честь английского физика Майкла Фарадея[1]. 1 фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между его обкладками напряжение 1 вольт:

1 Ф = 1 Кл/1 В.

Через основные единицы системы СИ фарад выражается следующим образом:

Ф = А2 · с4 · кг−1 · м−2.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы фарад пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной. Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных с использованием фарада. Например, обозначение единицы измерения абсолютной диэлектрической проницаемости «фарад на метр» записывается как Ф/м.

В Международную систему единиц (СИ) фарад введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом[2].

Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника. Ёмкостью 1 Ф обладал бы уединённый металлический шар, радиус которого равен 13 радиусам Солнца. Ёмкость же шара размером с Землю, используемого как уединённый проводник, составляла бы около 710 микрофарад.

 
Ионистор со взаимной ёмкостью в 1 фарад.

Содержание

Область применения

В фарадах измеряют электрическую ёмкость проводников, то есть их способность накапливать электрический заряд. Например в фарадах (и производных единицах) измеряют ёмкость кабелей, конденсаторов, межэлектродные ёмкости различных приборов. Промышленные конденсаторы имеют номиналы, измеряемые в микро-, нано- и пикофарадах и выпускаются ёмкостью до ста фарад; в звуковой аппаратуре используются гибридные конденсаторы ёмкостью до 40 фарад[3].

Не следует путать электрическую ёмкость и электрохимическую ёмкость батареек и аккумуляторов, которая имеет другую природу и измеряется в других единицах — ампер-часах, соразмерных электрическому заряду (1 ампер-час равен 3600 кулонам).

Кратные и дольные единицы

Образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 Ф декафарад даФ daF 10−1 Ф децифарад дФ dF
102 Ф гектофарад гФ hF 10−2 Ф сантифарад сФ cF
103 Ф килофарад кФ kF 10−3 Ф миллифарад мФ mF
106 Ф мегафарад МФ MF 10−6 Ф микрофарад мкФ µF
109 Ф гигафарад ГФ GF 10−9 Ф нанофарад нФ nF
1012 Ф терафарад ТФ TF 10−12 Ф пикофарад пФ pF
1015 Ф петафарад ПФ PF 10−15 Ф фемтофарад фФ fF
1018 Ф эксафарад ЭФ EF 10−18 Ф аттофарад аФ aF
1021 Ф зеттафарад ЗФ ZF 10−21 Ф зептофарад зФ zF
1024 Ф иоттафарад ИФ YF 10−24 Ф иоктофарад иФ yF
     применять не рекомендуется      не применяются или редко применяются на практике
  • В советской практике использовались только две единицы — микрофарада и пикофарада[источник не указан 1128 дней]. Ёмкость в 1—100 мФ и нФ выражалась в тысячах микрофарад и пикофарад соответственно. Ёмкость в 100—1000 мФ и нФ выражалась в десятых долях фарады и микрофарады соответственно. Никакие другие единицы использовать было не принято.
  • Также на схемах электрических цепей и часто в маркировке ранних конденсаторов советского производства целое число (например, 47) означало ёмкость в пикофарадах, а десятичная дробь (например, 10,0 или 0,1) — в микрофарадах. Никакие буквенные обозначения единиц измерения ёмкости на схемах не применялись. Позже и до сегодняшних дней любое число без указания единицы измерения стало обозначать ёмкость в пикофарадах, с буквой н — в нанофарадах, а с буквами мк — в микрофарадах. Использование других единиц ёмкости на схемах не стандартизовано, как и обозначение номинала на конденсаторах. На малогабаритных конденсаторах используют различного рода сокращения, например, после двух значащих цифр ёмкости в пикофарадах указывают число следующих за ними нулей. Таким образом, конденсатор с обозначением «270» имеет номинальную ёмкость 27 пикофарад, а «271» — 270 пикофарад[источник не указан 959 дней].
  • В текстах на языках, использующих латиницу, очень часто при обозначении микрофарад в тексте заменяют букву µ (мю) на латинскую u (uF вместо µF) из-за отсутствия в раскладке греческих букв.

Связь с единицами измерения в других системах

  • Сантиметр (другое название — статфарад, статФ) — единица электрической ёмкости в СГСЭ и гауссовой системе, ёмкость шара радиусом 1 см в вакууме.
    • 1 статФ ≈ 1,1126... пФ.
    • 1 Ф = 8,9875517873681764×1011 статФ (точно). Коэффициент равен с2×10−5 Ф/см = 100/(4πε0).
  • Абфарад — единица электрической ёмкости в СГСМ; очень большая единица, 1 абФ = 109 Ф = 1 ГФ.
Назад