Электрическая емкость. фарад. farad. единицы измерения. доли, микрофарады, нанофарады, пикофарады. соотношения. формулы

Электрическая емкость конденсатора

Дальнейшие опыты с распределением электричества по поверхности наэлектризованного проводника, проводимые Кулоном и другими естествоиспытателями, позволили установить, что равномерное распределение электричества имеет место только на правильной шаровой поверхности. В общем случае заряд неравномерен и зависит от формы проводника, будучи больше в местах большей кривизны. Отношение количества электричества на части поверхности проводника к величине этой поверхности назвали плотностью (толщиной) электрического слоя. Экспериментально было установлено, что электрическая плотность и электрическая сила особенно велики в местах поверхности, имеющих наибольшую кривизну, особенно на остриях.

Величину, характеризующую зависимость потенциала наэлектризованного проводника от его размеров, формы и окружающей среды, называют электроемкостью проводника и обозначают буквой С. Электроемкость проводника измеряется количеством электричества, необходимым для повышения потенциала этого проводника на единицу:

Будет интересно Электрическая цепь и ее элементы

С = q/ϕ.

За единицу электроемкости в системе СИ принимается 1 фарада (1 Ф). Фарадой называется электроемкость проводника, которому для повышения его потенциала на один вольт нужно сообщить один кулон электричества. Электроемкостью, равной 1 Ф, обладал бы шар радиусом 9·10 6 км, что в 23 раза больше расстояния от Земли до Луны. Если проводник соединить с источником электричества определенного потенциала, то проводник получит электрический заряд, зависящий от емкости проводника. Его емкость, а, следовательно, и количество электричества, которым он заряжается, увеличиваются, если приблизить к нему второй проводник, соединенный с землей.

Конструкция, состоящая из двух проводников, разделенных изолятором, с электрическим полем между ними, все силовые линии которого начинаются на одном проводнике, а заканчиваются на другом, была названа электрическим конденсатором. При этом оба проводника называются обкладками, а изолирующая прокладка – диэлектриком. Процесс накопления зарядов на обкладках конденсатора называется его зарядкой. При зарядке на обеих обкладках накапливаются равные по величине и противоположные по знаку заряды.

Поскольку электрическое поле заряженного конденсатора сосредоточено в пространстве между его обкладками, то электроемкость конденсатора не зависит от окружающих тел. Электроемкость конденсатора измеряется отношением количества электричества на одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками:

С = q/ U.

1 Ф – электроемкость такого конденсатора, который может быть заряжен количеством электричества, равным 1 Кл, до разности потенциалов между обкладками, равной 1 В. Например, электрическая емкость плоского конденсатора в системе СИ определяется по соотношению:

С =εε 0 S/ d, где ε – диэлектрическая проницаемость материала, находящегося между обкладками конденсатора; ε 0 – диэлектрическая проницаемость вакуума; S – величина площади поверхности пластины (меньшей, если они не равны); d – расстояние между пластинами.

Если обкладки заряженного конденсатора соединить проводником, то заряды будут переходить с одной обкладки на другую и нейтрализуют друг друга. Этот процесс называется разрядкой конденсатора. Каждый конденсатор рассчитан на определенное напряжение. Если напряжение между обкладками станет слишком большим, то разрядка может произойти и непосредственно через диэлектрик (без соединительного проводника), т.е. получится пробой диэлектрика.

Будет интересно Что такое триггер в электронике — подробно разбираемся в терминах

Пробитый конденсатор к дальнейшему употреблению не пригоден. Для получения электроемкости нужной величины конденсаторы соединяют в батарею. На практике встречается как параллельное, так и последовательное соединение конденсаторов.

Строение конденсатора.

Единицы измерения, кратные Фараду (Farad)

Один Фарад — очень большая емкость. Сейчас появились специальные наноконденсаторы, в которых очень тонкие пластины, проложенные очень тонким, но электрически прочным изолятором намотаны в огромные бобины. Такие конденсаторы могут иметь емкость даже в десятки Фарад. Но электроника оперирует обычно с гораздо меньшими емкостями.

микрофарад	мкФ	mcF	1E-6 Ф	0.000001 Ф
нанофарад	нФ	nF	1E-9 Ф	0.001 мкФ
пикофарад	пФ	pF	1E-12 Ф	0.001 нФ

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

На сколько фарад нужен конденсатор для поддержания электроэнергии в 2 киловатта на 10 часов Читать ответ…

Еще статьи

Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники….
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы….

Бестрансформаторные источники питания, преобразователи напряжения без …
Обзор схем бестрансформаторных источников питания…

Колебательный контур. Схема. Расчет. Применение. Резонанс. Резонансная…
Расчет и применение колебательных контуров. Явление резонанса. Последовательные …

Проверка резисторов, конденсаторов, диодов, выпрямительных мостов. Про…
Как проверить резистор, конденсатор, диод, мост. Методика испытаний….

Операционный усилитель, ОУ, операционник. Применение, типовые схемы….
Схемы на операционных усилителях. Применение ОУ…

Металлоискатель самодельный. Сделать, собрать самому, своими руками. С…
Схема металлоискателя с высокой разрешающей способностью. Описание сборки и нала…

Повышающие переменное, постоянное напряжение бестрансформаторные преоб…
Повышение напряжения без трансформатора. Умножители. Рассчитать онлайн. Преобраз…

Защита силового ключа от перенапряжения. Сброс скачков напряжения на т…
Как защитить силовой транзистор от пробоя броском высокого напряжения. Описание …

Как приблизительно определить ёмкость микрофарадных конденсаторов?

Если имеется один или два микрофарадных конденсатора, ёмкость которых известна, то приблизительное определение ёмкости других конденсаторов может быть получено следующим путём.

“Эталонные” конденсаторы включаются в сеть переменного тока последовательно с электрической лампой. На-глаз определяется степень накала лампы, при включении того или другого конденсатора.

После этого в таком же порядке включается микрофарадный конденсатор, ёмкость которого неизвестна. Если накал лампы будет при таком включении ярче, то ёмкость измеряемого конденсатора больше эталонного и наоборот.

Рис. 4. Как приблизительно оценить емкость микрофарадного конденсатора.

Маркировка отечественных конденсаторов

Для всех постсоветских предприятий характерна достаточно полная маркировка радиоэлементов, допускающая незначительные отличия в обозначениях.

Ёмкость

Первым и самым важным параметром конденсатора является емкость. В связи с этим значение данной характеристики располагается на первом месте и кодируется буквенно-цифровым обозначением. Так как единицей измерения емкости является фарада, то в буквенном обозначении присутствует либо символ кириллического алфавита «Ф», либо символ латинского алфавита «F».

Так как фарад – большая величина, а используемые в промышленности элементы имеют намного меньшие номиналы, то и единицы измерения имеют разнообразные уменьшительные префиксы (мили-, микро-, нано- и пико). Для их обозначения используют также буквы греческого алфавита.

1 миллифарад равен 10-3 фарад и обозначается 1мФ или 1mF.
1 микрофарад равен 10-6 фарад и обозначается 1мкФ или 1F.
1 нанофарад равен 10-9 фарад и обозначается 1нФ или 1nF.
1 пикофарад равен 10-12 фарад и обозначается 1пФ или 1pF.

Если значение емкости выражено дробным числом, то буква, обозначающая размерность единиц измерения, ставится на месте запятой. Так, обозначение 4n7 следует читать как 4,7 нанофарад или 4700 пикофарад, а надпись вида n47 соответствует емкости в 0,47 нанофарад или же 470 пикофарад.

В случае, когда на конденсаторе не обозначен номинал, то целое значение говорит о том, что емкость указана в пикофарадах, например, 1000, а значение, выраженное десятичной дробью, указывает на номинал в микрофарадах, например 0,01.

Ёмкость конденсатора, указанная на корпусе, редко соответствует фактическому параметру и отклоняется от номинального значения в пределах некоторого диапазона. Точное значение емкости, к которой стремятся при изготовлении конденсаторов, зависит от материалов, используемых для их производства. Разброс параметров может лежать в пределах от тысячных долей до десятков процентов.

Величина допустимого отклонения ёмкости указывается на корпусе конденсатора после номинального значения путем проставления буквы латинского или русского алфавита. К примеру, латинская буква J (русская буква И в старом обозначении) обозначает диапазон отклонения 5% в ту или иную стороны, а буква М (русская В) – 20%.

Такой параметр, как температурный коэффициент емкости, входит в состав маркировки достаточно редко и наносится в основном на малогабаритные элементы, применяемые в электрических схемах времязадающих цепей. Для идентификации используется либо буквенно-цифровая, либо цветовая система обозначений.

Встречается и комбинированная буквенно-цветовая маркировка. Варианты её настолько разнообразны, что для безошибочного определения значения данного параметра для каждого конкретного типа конденсатора требуется обращение к ГОСТам или справочникам по соответствующим радиокомпонентам.

Определение

Один фарад определяется как емкость через который, когда заряжен с одним кулон, существует разность потенциалов в один вольт. Точно так же одну фараду можно описать как емкость, которая хранит заряд в один кулон на разности потенциалов в один вольт.

Связь между емкостью, зарядом и разностью потенциалов линейна. Например, если разность потенциалов на конденсатор уменьшается вдвое, количество заряда, сохраняемого этим конденсатором, также уменьшается вдвое.

Для большинства приложений фарада — это непрактично большая единица измерения емкости. Большинство электрических и электронных приложений охватываются следующими Префиксы SI:

1 мФ (миллифарад, одна тысячная (10−3) фарада) = 1000 мкФ = 1000000 нФ
1 мкФ (микрофарад, одна миллионная (10−6) фарада) = 0,000 001 F = 1000 nF = 1000000 пФ
1 нФ (нанофарад, один миллиардный (10−9) фарада) = 0,001 мкФ = 1000 пФ
1 пФ (пикофарад, одна триллионная (10−12) фарада)

Равенство

Фарад — это производная единица на базе четырех из семи базовых блоков Международная система единиц: килограмм (кг), метр (м), второй (s), и ампер (А).

Выраженный в комбинациях единиц СИ, фарад равен:

F=s4⋅А2м2⋅кг=s2⋅C2м2⋅кг=CV=А⋅sV=W⋅sV2=JV2=N⋅мV2=C2J=C2N⋅м=sΩ=1Ω⋅Гц=s2ЧАС,{ displaystyle { text {F}} = { dfrac {{ text {s}} ^ {4} { cdot} { text {A}} ^ {2}} {{ text {m}} ^ {2} { cdot} { text {kg}}}} = { dfrac {{ text {s}} ^ {2} { cdot} { text {C}} ^ {2}} { { text {m}} ^ {2} { cdot} { text {kg}}}} = { dfrac { text {C}} { text {V}}} = { dfrac {{ text {A}} { cdot} { text {s}}} { text {V}}} = { dfrac {{ text {W}} { cdot} { text {s}}} { { text {V}} ^ {2}}} = { dfrac { text {J}} {{ 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}} { Omega}} = { dfrac {1} { Omega { cdot} { text {Hz}}}} = { dfrac {{ text {s}} ^ {2}} { text {H }}},}

где F = фарад, s = второй, А = ампер, m = метр, кг = килограмм, C = кулон, V = вольт, W = ватт, J = джоуль, N = ньютон, Ω = ом, Гц = герц, H = Генри.

Применение конденсаторов

Данная категория элементов очень широко применяется во всех областях электроники и ряде других отраслей промышленности. Среди основных сфер применения стоит обозначить:

телевизионную и звуковоспроизводящую аппаратуру;
радиолокационные приборы (здесь конденсаторы помогают генерировать импульсы и увеличивать их мощность);
телефонные и телеграфные аппараты – в них устройства применяются с целью разделения типов цепей (по частоте, переменности-постоянности) и погашения искр в контактах;
измерительные электронные приборы;
лазеры (увеличение мощности импульсов);
предохранение от перенапряжения в электроэнергетических установках;
электросварочные работы с применением разряда;
блокировку генерируемых машинами радиопомех;
запуск электродвигателей и создание фазового сдвига в добавочной обмотке;
генераторы, применяемые во время испытаний электротехники для получения импульсов тока и напряжения.

Размеры конденсаторных элементов

Фарад

Конденсаторные элементы используются в очень широком спектре сфер – от печатных плат (миниатюрные smd-компоненты) до мощных двигателей и генераторов импульсов. Для корректного подбора конденсатора нужно уметь расшифровывать маркировку и обозначения на схемах, в частности, ориентироваться в обозначениях емкости устройств.

Характеристики прибора

Важнейшей характеристикой накопительного прибора является ёмкость. От неё зависит время заряда при подключении устройства к источнику тока. Время разряда напрямую связано со значением сопротивления нагрузки: чем оно выше, тем быстрее происходит процесс отдачи накопленной энергии. Определяется эта ёмкость следующим выражением:

C = E*Eo*S / d, где E — относительная диэлектрическая проницаемость среды (справочная величина), S — площадь пластин, d — расстояние между ними. Кроме ёмкости конденсатор характеризуется рядом параметров, такими как:

удельная ёмкость — определяет отношение величины ёмкости к массе диэлектрика;
рабочее напряжение — номинальное значение, которое может выдержать устройство при подаче его на обкладки элемента;
температурная стабильность — интервал, в котором ёмкость конденсатора практически не изменяется;
сопротивление изоляции — характеризуется саморазрядом устройства и определяется током утечки;
эквивалентное сопротивление — состоит из потерь, образуемых на выводах прибора и слое диэлектрика;
абсорбция — процесс возникновения разности потенциалов на обкладках после разряда устройства до нуля;
ёмкостное сопротивление — уменьшение проводимости при подаче переменного тока;
полярность — из-за физических свойств материала, используемого при изготовлении, конденсатор сможет правильно работать, только если к обкладкам приложен потенциал с определённым знаком;
эквивалентная индуктивность — паразитный параметр, появляющийся на контактах устройства и превращающий конденсатор в колебательный контур.

Таблицы максимальных значений емкости конденсаторов.

Что вам нужно перевести?

Или выберите класс единиц измерения:

Секунда, Минута, Час, Сутки, Неделя, Месяц (31 день), Год в системе СИ, Миллисекунда, …
Паскаль, Бар, Торр, Миллиметр ртутного столба, Миллиметр водяного столба, Дюйм ртутного столба, Дюйм водяного столба, …
Метр, Километр, Ангстрем, Ярд, Миля, Дюйм, Астрономическая единица, Световой год, …
Генри, Микрогенри, Миллигенри, Килогенри, Вебер на ампер, Абгенри, …
Бит, Килобит, Байт, Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, …
Тесла, Пикотесла, Нанотесла, Вебер на квадратный сантиметр, Гаусс, Гамма, Максвелл на квадратный метр, …
Вебер, Максвелл, Квант магнитного потока, Тесла-квадратный метр, Гаусс-квадратный сантиметр, …
Килограмм, Метрическая тонна, Унция, Фунт, Стоун, Карат, Фунт, Фун, Момме, Хиакуме, Фынь (кандарин), Лян (таэль), …
Килограмм в секунду, Метрическая тонна в час, Длинная тонна в час, Фунт в секунду, Короткая тонна в час, …
Ньютон-метр, Килоньютон-метр, Миллиньютон-метр, Килограмм-сила-метр, Унция-сила-дюйм, Дина-метр, …
Ватт, Киловатт, Метрическая лошадиная сила, Британская тепловая единица в час, Фут-фунт-сила в секунду, …
Ампер на метр, Микроампер на метр, Миллиампер на метр, Эрстед, Гильберт на метр, …
Кубический метр, Литр, Миллилитр, Кубический дюйм, Кубический фут, Галлон, Пинта, Миним, Сяку, Ложка для соли, Стакан, …
Кубический метр в секунду, Литр в минуту, Галлон (США) в минуту, …
Килограмм на кубический метр, Миллиграмм на кубический метр, Грамм на кубический сантиметр, Унция на кубический дюйм, Фунт на кубический фут, …
Квадратный метр, Гектар, Ар, Квадратный фут, Акр, Квадратный дюйм, …
Беккерель, Кюри, Резерфорд, Распад в секунду, …
Ньютон, Дина, Килограмм-сила (килопонд), Фунт-сила, Паундаль, Килоньютон, Деканьютон, Грамм-сила, …
Метр в секунду, Километр в час, Миля в час, Фут в секунду, Узел, …
Бит в секунду, Килобит в минуту, Мегабайт в секунду, Гигабайт в секунду, Килобайт в минуту, …
Градус Цельсия, Кельвин, Градус Фаренгейта, Градус Реомюра, Градус Ранкина, Градус Рёмера, Градус Делиля, …
Зиверт, Нанозиверт, Микрозиверт, Джоуль на килограмм, Бэр, Микробэр, Миллибэр, …
Фарад, Микрофарад, Нанофарад, Пикофарад, Интфарад, Абфарад, Статфарад, …
Сименс, Мо, Ампер на вольт, …
Кулон, Франклин, Абкулон, Статкулон, Элементарный заряд, Ампер-час, …
Ампер, Пикоампер, Наноампер, Микроампер, Абампер, Кулон в секунду, …
Ом, Пикоом, Наноом, Микроом, Абом, Вольт на ампер, …

Метрические

Фарад	1.0000*10-6 F
Гектофарад	1.0000*10-8 hF
Декафарад	1.0000*10-7 daF
Сантифарад	0.00010000 cF
Децифарад	1.0000*10-5 dF
Аттофарад	1.0000*1012 aF
Зептофарад	1.0000*1015 zF
Иоктофарад	1.0000*1018 yF
Миллифарад	0.0010000 mF
Микрофарад	1.0000 µF
Нанофарад	1,000.0 nF
Пикофарад	1,000,000 pF

Внесистемные единицы

Интфарад	1*10-6 intF
Абфарад	1.0000*10-15 abF
Статфарад	898,760 statF