Farad

Farad
Tek bir modern süper kapasitör. Arkasındaki ölçek inç (üst) ve santimetre (alt) cinsindendir.
Birim bilgileri
Birim sistemi	SI türevi birimler
Birim	kapasitans
Sembol	F
Adlı sonra	Michael Faraday
SI temel birimlerinde:	s4⋅A2⋅m−2⋅kg−1

Farad (sembolü: F), bir cismin bir elektrik yükünü saklama kabiliyeti olan SI kaynaklı elektrik kapasitans birimidir. İngiliz fizikçi Michael Faraday'den sonra adlandırılmıştır.

Tanım

Bir farad, bir coulomb ile yüklendiğinde bir voltluk potansiyel farkının olduğu birim kapasitans olarak tanımlanır. Eşit bir şekilde, bir farad, bir potansiyel bir yükü bir voltluk bir yük boyunca bir coulomb'ta depolar ve buda kapasitans olarak tanımlanabilir.

Kapasitans, yük ve potansiyel farkı arasındaki ilişki doğrusaldır. Örneğin, bir kapasitördeki potansiyel farkın yarıya indirilmesi durumunda, bu kapasitör tarafından depolanan yük miktarı da yarıya indirilecektir.

Çoğu uygulama için farad, pratik olarak büyük bir kapasitans birimidir. Çoğu elektrikli ve elektronik uygulama aşağıdaki SI önekleri kapsamındadır:

• 1 mF (millifarad, bir frad'ın binde birine (10⁻³)) = 1000 μF = 1000000 nF
• 1 μF (mikrofarad, bir frad'ın milyonda birine (10⁻⁶)) = 0.000 001 F = 1000 nF = 1000000 pF
• 1 nF (nanofarad, bir frad'ın milyarda birine (10⁻⁹)) = 0.001 μF = 1000 pF
• 1 pF (pikofarad, bir frad'ın trilyonda birine (10⁻¹² eşit))

Denklik

SI temel birimleri cinsinden ifade edilen bir farad

s⁴⋅A²⋅m⁻²⋅kg⁻¹

Ayrıca şöyle ifade edilebilir:

${\text{F}}={\dfrac {\text{C}}{\text{V}}}={\dfrac {{\text{A}}{\cdot }{\text{s}}}{\text{V}}}={\dfrac {\text{J}}{{\text{V}}^{2}}}={\dfrac {{\text{W}}{\cdot }{\text{s}}}{{\text{V}}^{2}}}={\dfrac {{\text{N}}{\cdot }{\text{m}}}{{\text{V}}^{2}}}={\dfrac {{\text{C}}^{2}}{\text{J}}}={\dfrac {{\text{C}}^{2}}{{\text{N}}{\cdot }{\text{m}}}}={\dfrac {{\text{s}}^{2}{\cdot }{\text{C}}^{2}}{{\text{m}}^{2}{\cdot }{\text{kg}}}}={\dfrac {{\text{s}}^{4}{\cdot }{\text{A}}^{2}}{{\text{m}}^{2}{\cdot }{\text{kg}}}}={\dfrac {\text{s}}{\Omega }}={\dfrac {1}{\Omega {\cdot }{\text{Hz}}}}={\dfrac {{\text{s}}^{2}}{\text{H}}},$

Burda F = farad, A = amper, V = volt, C = coulomb, J = joule, m = metre, N = newton, s = saniye, W = watt, kg = kilogram, Ω = ohm, Hz = hertz, H = henry ifade dilir.

Tarihçe

"Farad" terimi, ilk olarak 1861'de Latimer Clark ve Charles Bright tarafından, Michael Faraday'ın onuruna, bir miktar yük birimi için yazılmıştır, ancak 1873'te, farad, bir kapasitans birimi haline gelmişti. 1881'de Paris'teki Uluslararası Elektrikçiler Kongresinde, farad adı resmen elektriksel kapasite birimi için kullanıldı.

Açıklama

Bir kondansatör genellikle, genellikle bir dielektrik olarak adlandırılan bir yalıtım katmanı ile ayrılan, sıkça plakalar olarak adlandırılan iki iletken yüzeyden oluşur. Orijinal kondansatör, 18. yüzyılda geliştirilen Leyden kavanozuydu. Kapasite ile sonuçlanan plakalarda elektrik yükünün birikmesidir. Modern kondansatörler, elektronik uygulamalarda kullanılan femtofaradlardan faradlara, birkaç volt ile birkaç kilovolt arasında değişen maksimum voltaj oranlarına sahip olağanüstü geniş kapasitans değerleri yelpazesini sağlamak için çeşitli üretim teknikleri ve malzemeleri kullanılarak üretilir.

Kapasitörlerin değerleri genellikle faradlarda (F), mikro faradlarda (μF), nanofaradlarda (nF) ve picofaradlarda (pF) belirtilir. Millifarad pratikte nadiren kullanılır (örneğin, 4.7 mF (0.0047 F) kapasitansı, bunun yerine 4700 FF olarak yazılır), nanofarad ise Kuzey Amerika’da nadir görülür. Ticari olarak temin edilebilen kapasitörlerin boyutu, yaklaşık 0.1 pF ila 5000F (5 kF) süper kapasitörler arasında değişir. Yüksek performanslı entegre devrelerde parazitik kapasitans femtofaradlarda (1 fF = 0.001 pF = 10⁻¹⁵ F) ölçülebilir, yüksek performanslı test ekipmanı ise onlarca attofaradın sırasındaki kapasitanstaki değişiklikleri tespit edebilir (1 aF = 10⁻¹⁸ F).

0,1 pF'lik bir değer, elektronik tasarımda genel kullanım için kapasitörlerde bulunan en küçük değerdir, çünkü daha küçük olanlara diğer bileşenlerin, kablolamanın veya baskılı devre kartlarının parazitik kapasitansları hakim olacaktır. 1 pF veya daha düşük kapasitans değerleri, iki kısa uzunlukta yalıtımlı telin birlikte bükülmesiyle elde edilebilir.

Dünya'nın iyonosferinin zemine göre kapasitansı yaklaşık 1 F olarak hesaplanmıştır.