Dlaczego jednostka pojemności jest tak duża?

36

Większość kondensatorów ma zakres µF, nF i pF. Wiem, że są takie specjalne, które wznoszą się tak wysoko, ale w czasie, gdy istniał faraday, a jednostka została nazwana jego imieniem, nie mieli czegoś takiego. Dlaczego jednostka jest tak duża, jeśli rzadko używamy czapek o tak wysokiej wartości?

capacitor

— skyler
źródło

11

Dla fizyków cząstek elementarnych miernik i drugi to ogromne jednostki. Wszystko zależy od kontekstu. Dla inżynierów elektronicznych mA i uA są powszechne. Dla inżynierów elektryków powszechne są kA i MA.

— Alfred Centauri

2

Jednostka, o której mówisz, nie została zdefiniowana, ponieważ znamy ją jeszcze ponad dekadę po śmierci Farady. ( Źródło ) Jednostki nazwane po ludziach są zazwyczaj przypisywane pośmiertnie.

— Warren Young,

4

Był gigantyczny w swoim czasie. Możemy mieć tylko nadzieję, że dziś będziemy mieć wartość uF ;-) Jak fE (femto einsteins).

— user6972

1

... I potrzebujesz jednostki dla tych większych kondensatorów. Jeśli mam rację, próbują używać „superkondensatorów” w samochodach elektrycznych.

— Anonimowy pingwin

13

Jak wspomnieli inni, 1 farad to 1 kulomb na 1 wolt. Ale królicza nora sięga głębiej - powstaje pytanie, dlaczego 1 kulomb to i czym jest 1 wolt to jest?

Podążanie za tym króliczym otworem na dno doprowadzi nas ostatecznie do 7 podstawowych jednostek SI, które są jednostkami miary dla 7 fizycznych atrybutów naszego świata: odległości, masy, czasu, prądu elektrycznego, temperatury termodynamicznej, ilości substancji i natężenie światła. Są jak aksjomaty w matematyce. Odtąd inne jednostki są definiowane pod kątem tych. Więc wolt = (kilogram metr metr) / (amper sekunda sekunda sekunda). Tymczasem kulomb = amper * sekunda. Zauważysz, że 1 z jednostki pochodnej jest wyrażony jako 1 z jednostek podstawowych.

Tak więc ostatecznie 1 farad jest tak duży, ponieważ jednostki podstawowe są tak duże, przynajmniej w stosunku do rozmiarów komponentów elektronicznych obecnie, w których dopasowujemy miliardy tranzystorów na kilku milimetrach kwadratowych.

— thinkski
źródło

38

Ponieważ pasuje do wszystkich innych jednostek (SI), które mamy. 1 farad to 1 kulomb na wolt. Tak się składa, że 1 kulomb to ... duża opłata.

— Ignacio Vazquez-Abrams
źródło

3

Ujmijmy to inaczej; pozwala na formułę

do pracy z dowolnymi tajemniczymi współczynnikami konwersji.

f = \frac{1}{2 π R C}

$f = \frac{1}{2\pi RC}$

— Kaz

4

Byłoby miło usłyszeć, dlaczego inne jednostki SI (tj. Coloumb) są tak duże. Czy to definicja ampera, ładunku lub napięcia?

— Macke,

2

@ Macke 1 kulomb to 1 amper × 1 sekunda.

— Random832

3

@Macke: Druga to fajna jednostka dla ludzkiej skali czasowej, ale jest ogromna w stosunku do ilości czasu, jaki typowy kondensator może dostarczyć, co byłoby rozsądnie mierzalną ilością prądu.

— supercat

20

Ponieważ 1 amper jest jednostką tak dużą w porównaniu do ilości prądu, który normalnie używamy. Ponieważ 1 sekunda jest tak dużą jednostką w porównaniu do częstotliwości audio i częstotliwości radiowych, których zwykle używamy.

Jeśli zwykle używasz prądów znacznie mniejszych niż 1A, przez okresy znacznie krótsze niż 1 sekunda i nie masz dużo pieniędzy do stracenia lub dużo miejsca do zmarnowania, możesz użyć kondensatorów znacznie mniejszych niż 1F.

Z drugiej strony, jeśli chcesz wytwarzać energię elektryczną zamiast elektroniki radiowej, 1F nie jest zbyt duży. Oto ostatnia informacja prasowa na temat kondensatora 400F. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx - i zauważ, że specjalną cechą jest to, że nie jest większy niż talia kart.

— David
źródło

2

400F o wielkości talii kart nie jest bynajmniej dużą pojemnością w małej obudowie. Istnieją kondensatory w zakresie kiloFarad i powyżej, które są znacznie mniejsze. Działają one jednak przy bardzo małych napięciach.

— vsz

@vsc Zgromadzona energia jest proporcjonalna do kwadratu napięcia, więc nie jest to zaskoczeniem.

— starblue

1kWh, 300kW, 477kg, 1900x950x455: bombardier.com/en/transportation/sustainability/technology/…

— starblue

3

Jednostki SI do prądu pasują do jednostek SI do wszystkiego innego. Zależność staje się jasna, jeśli spojrzysz na definicję dżuli:

jot = N. \cdot m = W. \cdot s

$J = N\cdot m = W\cdot s$

Zauważ, że ma on zarówno jednostki mechaniczne, które naturalnie uznamy za mechaniczne (niutony, mierniki), jak i jednostki elektryczne (waty). Możemy go podzielić na bardziej podstawowe jednostki:

jot = \frac{k sol \cdot m^{2)}}{s^{2)}}

$J = \frac{kg\cdot m^2}{s^2}$

Lub możemy rozszerzyć waty na bardziej podstawowe, ale nadal elektryczne jednostki:

jot = V. \cdot ZA \cdot s

$J = V \cdot A \cdot s$

A teraz masz wolty i wzmacniacze, dzięki którym można zdefiniować farad:

fa = \frac{ZA \cdot s}{V.}

$F = \frac{A\cdot s}{V}$

Jeśli dokładnie to przeanalizujesz, zauważysz, że dżul to wat sekunda, a wat to pewien stosunek prądu i napięcia, ale ten stosunek jest niezdefiniowany. Właśnie dlatego amper jest jednostką podstawową SI , zdefiniowaną jako

Amper jest stałym prądem, który, utrzymywany w dwóch prostych równoległych przewodach o nieskończonej długości, o nieznacznym okrągłym przekroju i umieszczony w odległości 1 metra w próżni, wytworzyłby między tymi przewodnikami siłę równą 2 × 10–7 niutonów na metr długości.

Więc jeśli chcesz winić coś za to, że farad jest tak duży, obwiniaj amper. Lub obwiniaj inne jednostki podstawowe SI, do których odnosi się jego definicja, drugi, metr lub kilogram (pośrednio, przez niuton).

— Phil Frost
źródło

1

Nie ma to nic wspólnego z Faradayem. To jest definicja.

Z Wikipedii :

$F = \dfrac{A\times s}{V}$

Manipulowane algebraicznie:

$A=\dfrac{F\times V}{s}$

I pod względem $i_c(t)=C\dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}$ .

Wyrażony algebraicznie:

$I=C\dfrac{\Delta V}{\Delta t}$

— Matt Young
źródło