Чому одиниця ємності така велика?

36

Більшість конденсаторів знаходяться в діапазоні µF, nF і pF. Я знаю, що є якісь особливі, які піднімаються так високо, але в той час, коли фарадей був навколо, і загін був названий на його честь, у них такого не було. Чому одиниця настільки велика, якщо ми рідко використовуємо кришки з такою великою вартістю?

capacitor

— скайлер
джерело

11

Для фізиків елементарних частинок вимірювач і другий - це величезні одиниці. Це все питання контексту. Для електронних інженерів поширені mA та uA. Для інженерів-електриків поширені kA та MA.

— Альфред Кентаврі

2

Підрозділ, про який ви говорите, не був визначений, як ми його знаємо, поки не минуло десятиліття після смерті Фараді. ( Джерело ) Одиниці, названі на честь людей, зазвичай призначаються посмертно.

— Warren Young

4

Свого часу він був велетенським. Ми можемо лише сподіватися на те, що сьогодні є вартістю uF ;-) Як і FE (femto einsteins).

— user6972

1

... І вам потрібен блок для тих більших конденсаторів. Якщо я маю рацію, вони намагаються використовувати «суперконденсатори» в електромобілях.

— Анонімний пінгвін

13

Як уже згадували інші, 1 фарад - 1 кулон на 1 вольт. Але кроляча нора заглиблюється - тоді виникає питання, чому це 1 кулон, що це таке, і чому 1 вольт, що це таке?

Слідом за цим кролячим отвором на дні в кінцевому підсумку нас приведуть до 7 базових одиниць СІ, які є одиницями вимірювання для 7 фізичних ознак нашого світу: відстань, маса, час, електричний струм, термодинамічна температура, кількість речовини та інтенсивність світла. Вони як аксіоми в математиці. Звідси інші одиниці визначаються з точки зору цих. Так вольт = (кілограм метр) / (ампер друга секунда секунди). Тим часом кулон = ампер * секунда. Ви помітите, що 1 похідна одиниця виражається через 1 базисних одиниць.

Отже, в кінцевому підсумку 1 фарад настільки великий, тому що базові одиниці настільки великі, принаймні щодо розмірів електронних компонентів нині, коли ми розміщуємо мільярди транзисторів на кілька квадратних міліметрів.

— думки
джерело

38

Тому що він вписується у всі інші (СІ) одиниці, які ми маємо. 1 фарад - 1 кулон на вольт. Так буває, що 1 кулон - це ... багато заряду.

— Ігнасіо Васкес-Абрамс
джерело

3

Поставимо це іншим способом; це дозволяє формула

для роботи з будь-якими таємничими коефіцієнтами перетворення.

f = \frac{1}{2 π R C}

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

— Каз

4

Було б приємно почути, чому інші одиниці СІ (тобто коломба) тоді такі великі. Це визначення ампер, заряд чи напруга?

— Макке

2

@Macke 1 кулон - це 1 ампер × 1 секунда.

— Випадково832

3

@Macke: Друга - це приємна одиниця для сприйняття людиною часового масштабу, але вона величезна щодо кількості часу, який типовий конденсатор може поставити те, що було б досить вимірюваним струмом.

— supercat

20

Тому що 1 Ампер - одиниця настільки велика порівняно з величиною струму, яку ми зазвичай використовуємо. Оскільки 1 секунда - це настільки велика одиниця порівняно з частотою звуку та радіочастоти, яку ми зазвичай використовуємо.

Якщо ви зазвичай використовуєте струми набагато менші, ніж 1А, для періодів, значно коротших за 1 сек, і у вас немає грошей, щоб витратити багато грошей або витратити багато місця, ви можете використовувати конденсатори, значно менші 1F.

З іншого боку, якщо ви хотіли зайнятися електричною енергією замість радіоелектроніки, 1F не дуже великий. Ось останній прес-реліз на конденсаторі 400F. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx - і зауважте, що особливістю є те, що вона не більша, ніж колоду карт.

— Девід
джерело

2

400F розміром колоди карт - це аж ніяк не велика ємність у невеликому пакеті. Є конденсатори в діапазоні кілограмів і вище, які значно менші. Однак вони працюють на дуже малих напругах.

— vsz

@vsc Збережена енергія пропорційна напрузі в квадраті, тому не дивно.

— starblue

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

— starblue

3

Агрегати SI для електроенергії підходять до одиниць SI для всього іншого. Зв'язок стає зрозумілим, якщо ви подивитеся на визначення джоуля:

J = N \cdot м = W \cdot с

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

Зауважте, що в ньому є як механічні блоки, які ви, природно, вважаєте механічними (ньютони, лічильники) та електричними блоками (ватти). Ми можемо розбити його на більш основні одиниці:

J = \frac{к г \cdot м^{2}}{с^{2}}

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

Або ми можемо розширити ватти до більш основних, але все-таки електричних блоків:

J = V \cdot А \cdot с

$J = V \cdot A \cdot s$

А тепер у вас є вольт і ампер, за допомогою яких можна визначити фарад:

Ж = \frac{А \cdot с}{V}

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

Якщо ви уважно проаналізуєте це, ви помітите, що джоуль - це ват-секунда, а ват - це деяке співвідношення струму і напруги, але це співвідношення не визначено. Ось чому ампер є базовою одиницею СІ , визначеною як

Ампера - це той постійний струм, який, якщо підтримувати два прямих паралельних провідника нескінченної довжини, незначного кругового перерізу і розміщений на відстані 1 метра у вакуумі, створював би між цими провідниками силу, рівну 2 × 10−7 ньютона на кожен метр довжини.

Тож якщо ви хочете щось звинувачувати у тому, що фарад настільки великий, звинувачуйте ампер. Або звинувачуйте інші базові одиниці СІ, на які посилається його визначення, другий, метр або кілограм (опосередковано, ньютон).

— Філ Мороз
джерело

1

Це не має нічого спільного з Фарадеєм. Це визначення.

З Вікіпедії :

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

Маніпуляція алгебраїчно:

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

І в плані $i_c(t)=C\dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}$ .

Виражено алгебраїчно:

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

— Метт Янг
джерело