Фара́д (русское обозначение: Ф ; международное обозначение: F ; прежнее название — фара́да ) — единица электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ) , названная в честь английского физика Майкла Фарадея . 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 СИ фарад выражается следующим образом:

Ф = А ² · с ⁴ · кг ⁻¹ · м ⁻² .

В соответствии с правилами СИ о написании единиц измерения, названных в честь учёных, наименование единицы «фарад» пишется со строчной буквы , а её обозначение — с заглавной (Ф). Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных умножением или делением фарада на другую единицу. Например, обозначение единицы измерения абсолютной диэлектрической проницаемости фарад на метр записывается как Ф/м.

В Международную систему единиц фарад введён решением XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году, одновременно с принятием Международной системы в целом .

Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника: ёмкостью 2 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 мкФ (микрофарад).

Область применения

В фарадах выражают электрическую ёмкость проводников , то есть их способность накапливать электрический заряд . Например, в фарадах (и производных единицах) выражают: ёмкость кабелей, конденсаторов , межэлектродные ёмкости различных приборов. Промышленные конденсаторы имеют номиналы , выражаемые в микро- , нано- и пикофарадах, и выпускаются ёмкостью до 100 Ф; в звуковой аппаратуре используются гибридные конденсаторы ёмкостью до 40 Ф. Ёмкость т. н. ионисторов (суперконденсаторов с двойным электрическим слоем) может достигать многих килофарад.

Не следует путать электрическую ёмкость и батареек и аккумуляторов , которая имеет другую природу и выражается в других единицах — ампер-часах ( А · ч ), соразмерных электрическому заряду (1 А·ч равен 3600 кулонов ).

Эквивалентное представление

Фарад может быть выражен через основные единицы системы СИ как с ⁴ ⋅ А ² ⋅ м ⁻² ⋅ кг ⁻¹ . Таким образом, его значение равно:

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

где F — фарад , C — кулон , V — вольт , A — ампер , s — секунда , J — джоуль , N — ньютон , m — метр , W — ватт , kg — килограмм , Ω — ом , Hz — герц , H — генри .

Кратные и дольные единицы

Образуются с помощью стандартных приставок СИ .

• Дольную единицу пикофарад до 1967 года называли микромикрофарада (русское обозначение: мкмкфд; международное: µµF) .
• 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 — 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 3884 дня ]} .
• 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 клавиатуры греческих букв.

Связь с единицами измерения в других системах

• Сантиметр (другое название « », статФд) — единица электрической ёмкости в СГС Э и в гауссовой системе , ёмкость шара радиусом 1 см в вакууме :
  • 1 статФ ≈ 1,1126... пФ д;
  • 1 Фд = 8,9875517873681764×10 ¹¹ статФд (точно). Коэффициент равен с ² ×10 ⁻⁵ Фд/см = 100/(4πε ₀ ) .
• — единица электрической ёмкости в СГС М; очень большая единица: 1 абФд = 10 ⁹ Фд = 1 ГФд .

См. также

• Фарадей — единица измерения электрического заряда (1 моль элементарных зарядов ).
• Ионистор

Примечания

Литература

• Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов . — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.