Меню

Емкость физический смысл единицы измерения основные параметры емкости



Что такое электрическая ёмкость?

Одним из важных параметров, учитываемых в электрических цепях, является электрическая емкость – способность проводников накапливать заряды. Понятие емкости применяется как для уединенного проводника, так и для системы, состоящей из двух и более проводников. В частности, емкостью обладают конденсаторы, состоящие из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком или электролитом.

Для накопления зарядов широко применяютсяаккумуляторы, используемые в качестве источников постоянного тока для питания различных устройств. Количественной характеристикой, определяющей время работы аккумулятора, является его электроемкость.

Определение

Если диэлектрик, например, эбонитовую палочку, наэлектризовать трением то электрические заряды сконцентрируются в местах соприкосновения с электризующим материалом. При этом, другой конец палочки можно насытить зарядами противоположно знака и такая наэлектризованность будет сохраняться.

Совсем по-другому ведут себя проводники, помещенные электрическое поле. Заряды распределяются по их поверхности, образуя некий электрический потенциал. Если поверхность ровная, как у палочки, то заряды распределятся равномерно. Под действием внешнего электрического поля в проводнике происходит такое распределение электронов, чтобы внутри его сохранялся баланс взаимной компенсации негативных и позитивных зарядов.

Внешнее электрическое поле притягивает электроны на поверхность проводника, компенсируя при этом положительные заряды ионов. По отношению к проводнику имеет место электростатическая индукция, а заряды на его поверхности называются индуцированными. При этом на концах проводника плотность зарядов будет несколько выше.

На металлическом шаре заряды распределяются равномерно по всей поверхности. Наличие полости любой конфигурации абсолютно не влияет на процесс распределения.

Однако, если проводник убрать из зоны действия поля, то его заряды перераспределятся таким образом, что он снова станет электрически нейтральным.

На рисунке 1 изображена схема заряженного разнополюсного диэлектрика и проводника, удалённого из зоны действия электростатического поля. Благодаря тому, что диэлектрик сохраняет полученные заряды, уединенный проводник восстановил свою нейтральность.

Рис. 1. Распределение зарядов

Интересное явление наблюдается с двумя проводниками, разделенными диэлектриком. Если одному из них сообщить положительный заряд, а другому – отрицательный, то после убирания источника электризации заряды на поверхности проводников сохранятся. Заряженные таким образом проводники обладают разностью потенциалов.

Заряды, накопившиеся на диэлектрике, уравновешивают внутренние взаимодействие в каждом из проводников, не позволяя им разрядиться. Величина заряда зависит от площади поверхности параллельных проводников и от свойства диэлектрика, расположенного между ними.

Свойство сохранять накопленный заряд называется электроемкостью. Точнее говоря, – это характеристика проводника, физическая величина определяющая меру его способности в накоплении электрического заряда.

Накопленное электричество можно снять с проводников путем короткого замыкания их или через нагрузку. С целью увеличения емкости на практике применяют параллельные пластины или же длинные полоски тонкой фольги, разделённой диэлектриком. Полоски сворачивают в тугой цилиндр для уменьшения объема. Такие конструкции называют конденсаторами.

На рисунке 2 изображена схема простейшего конденсатора с плоскими обкладками.

Рис. 2. Схема простого конденсатора

Существуют конденсаторы других типов:

  • переменные;
  • электролитические;
  • оксидные;
  • бумажные;
  • комбинированные и другие.

Важной характеристикой конденсатора, как и других накопительных систем, является его электрическая емкость.

Формулы

На рисунке 3 наглядно показано формулы для определения емкости, в т. ч. и для сферы.

Рис. 3. Электроёмкость проводника

По отношению к конденсатору, для определения его емкости применяют формулу: C = q/U. То есть, эта величина прямо пропорциональна заряду одной из обкладок и обратно пропорциональна разнице потенциалов между обкладками (см. рис. 4).

Ёмкость конденсатора

О других способах определения ёмкости конденсатора читайте в нашей статье: https://www.asutpp.ru/kak-opredelit-emkost-kondensatora.html

Единицы измерения

За единицу измерения величины электроемкости принято фараду: 1 Ф = 1 Кл/1В. Поскольку фарада величина огромная, то для измерения емкости на практике она мало пригодна. Поэтому используют приставки:

  • мили (м) = 10 -3 ;
  • микро (мк) = 10 -6 ;
  • нано (н) = 10 -9 ;
  • пико (пк) = 10 -12 ;

Например, электрическая емкость 1 мкф = 0,000001 Ф. Параметр зависит от геометрических размеров, конфигурации проводника и материала диэлектрика.

Уединенный проводник и его емкость

Уединенным называют проводник, влиянием на который других элементов цепей можно пренебречь. Предполагается, что все другие проводники бесконечно удалены от него, а как известно, потенциал точки, бесконечно удаленной в пространстве, равен 0.

Электрическую емкость C уединенного проводника, определяют как количество электричества q, которое требуется для повышения электрического потенциала на 1 В: С = q/ϕ. Параметр не зависит от материала, из которого изготовлен проводник.

Конденсаторы постоянной и переменной емкости

Эра накопителей электричества началась с воздушных конденсаторов. Благодаря плоскому конденсатору с большой площадью обкладок физики смогли понять, как взаимная емкость регулируется площадями пластин, что позволило им создать конденсаторы с переменной емкостью (см. рис. 5).

Рис. 5. Конденсатор переменной емкости

Идея изменения емкости состояла в том, чтобы путем поворота плоской обкладки изменять площадь поверхности, которая располагается напротив другой пластины. Если обкладки располагались точно друг против друга, то напряженность поля между ними была максимальной. При смещении одной из пластин на некоторый угол, напряженность уменьшалась, что приводило к изменению емкости. Таким образом, можно было плавно управлять накопительной способностью конденсатора.

Детали с переменной емкостью нашли применение в первых радиоприемниках для поиска частоты нужной станции. Данный принцип используется по сегодняшний день в различных аналоговых электрических схемах.

Большую популярность приобрели электролитические конденсаторы. В качестве одной из обкладок у них используется электролит, обладающий высокими показателями диэлектрической проницаемости. Благодаря диэлектрическим свойствам электролитов такие конденсаторы обладают большими емкостями.

Главные их преимущества электролитического конденсатора:

  • высокие показатели емкости при малом объеме;
  • применение в цепях с постоянным током.

Недостатки:

  • необходимо соблюдать полярность;
  • ограниченный срок службы;
  • чувствительность к повышенным напряжениям.

Высокую электрическую прочность имеют плоские конденсаторы, у которых в качестве диэлектрического материала применяется керамика. Они используются в цепях с переменным током и выдерживают большие напряжения.

Сегодня промышленность поставляет на рынок множество конденсаторов различных типов, с высокими показателями проницаемости диэлектриков.

Конденсаторы различных типов

Аккумуляторы и электроемкость

Накопители электричества большой емкости (аккумуляторы) состоят из положительных и негативных пластин, погруженных в электролит. Во время зарядки часть атомов электролита распадается на ионы, которые оседают на пластине. Образуется разность потенциалов между пластинами, что является причиной возникновения ЭДС при подключении нагрузки.

С целью увеличения напряжения аккумуляторы последовательно соединяют в батареи. Разница потенциалов одной секции около 2 В. Для получения аккумулятора на 6 В необходимо создать батарею из трех секций, а на 12 В – батарею из 6 секций.

Для характеристики аккумуляторов (батарей) используются параметры:

  • емкости;
  • номинального напряжения;
  • максимального тока разряда.

Единицей емкости аккумулятора является ампер-час (А*ч) или кратные ей миллиампер-часы (мА*ч). Емкость аккумулятора зависит от площади пластин. Увеличить емкость можно путем параллельного подключения нескольких секций, но такой способ почти не применяется, так как проще и надежнее создать аккумулятор с большими пластинами.

Источник

Электрическая ёмкость

Электрическая ёмкость
C <\displaystyle C>
Размерность L -2 M -1 T 4 I 2
Единицы измерения
СИ фарад
СГС сантиметр

Электри́ческая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками [1] .

Для одиночного проводника ёмкость равна отношению заряда проводника к его потенциалу в предположении, что все другие проводники бесконечно удалены и что потенциал бесконечно удалённой точки принят равным нулю. В математической форме данное определение имеет вид

где Q <\displaystyle Q> — заряд, φ <\displaystyle \varphi > — потенциал проводника.

Ёмкость определяется геометрическими размерами и формой проводника и электрическими свойствами окружающей среды (её диэлектрической проницаемостью) и не зависит от материала проводника. К примеру, ёмкость проводящего шара (или сферы) радиуса R равна (в системе СИ):

C = 4 π ε 0 ε r R , <\displaystyle C=4\pi \varepsilon _<0>\varepsilon _R,>

Известно, что φ 1 − φ 2 = ∫ 1 2 E d l ⇒ φ = ∫ R ∞ E d l = 1 4 π ε r ε 0 ∫ R ∞ q r 2 d r = 1 4 π ε ε 0 q R . <\displaystyle \varphi _<1>-\varphi _<2>=\int _<1>^<2>E\,dl\Rightarrow \varphi =\int _^<\mathcal <\infty >>E\,dl=<\frac <1><4\pi \varepsilon _\varepsilon _<0>>>\int _^<\mathcal <\infty >><\frac >>\,dr=<\frac <1><4\pi \varepsilon \varepsilon _<0>>><\frac >.>

Так как C = q φ <\displaystyle C=<\frac <\varphi >>> , то подставив сюда найденный φ <\displaystyle \varphi > , получим, что C = 4 π ε 0 ε r R . <\displaystyle C=4\pi \varepsilon _<0>\varepsilon _R.>

Понятие ёмкости также относится к системе проводников, в частности, к системе двух проводников, разделённых диэлектриком или вакуумом, — к конденсатору. В этом случае ёмкость (взаимная ёмкость) этих проводников (обкладок конденсатора) будет равна отношению заряда, накопленного конденсатором, к разности потенциалов между обкладками. Для плоского конденсатора ёмкость равна:

C = ε 0 ε r S d , <\displaystyle C=\varepsilon _<0>\varepsilon _<\frac >,>

где S — площадь одной обкладки (подразумевается, что обкладки одинаковы), d — расстояние между обкладками, εr — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками.

Содержание

Электрическая ёмкость некоторых систем

Вычисление электрической ёмкости системы требует решение Уравнения Лапласа ∇ 2 φ = 0 с постоянным потенциалом φ на поверхности проводников. Это тривиально в случаях с высокой симметрией. Нет никакого решения в терминах элементарных функций в более сложных случаях.

В квазидвумерных случаях аналитические функции отображают одну ситуацию на другую, электрическая ёмкость не изменяется при таких отображениях. См. также Отображение Шварца—Кристоффеля.

Электрическая ёмкость простых систем (СГС)

Вид Ёмкость Комментарий
Плоский конденсатор ε S 4 π d <\displaystyle <\frac <\varepsilon S><4\pi d>>> S: Площадь
d: Расстояние
Коаксиальный кабель 2 π ε l ln ⁡ ( R 2 / R 1 ) <\displaystyle <\frac <2\pi \varepsilon l><\ln \left(R_<2>/R_<1>\right)>>> l: Длина
R1
: Радиус
R2: Радиус
Две параллельные проволоки [2] π ε l arcosh ⁡ ( d 2 a ) = π ε l ln ⁡ ( d 2 a + d 2 4 a 2 − 1 ) <\displaystyle <\frac <\pi \varepsilon l> <\operatorname \left(<\frac <2a>>\right)>>=<\frac <\pi \varepsilon l><\ln \left(<\frac <2a>>+<\sqrt <<\frac ><4a^<2>>>-1>>\right)>>> a: Радиус
d: Расстояние, d > 2a
Проволока параллельна стене [2] 2 π ε l arcosh ⁡ ( d a ) = 2 π ε l ln ⁡ ( d a + d 2 a 2 − 1 ) <\displaystyle <\frac <2\pi \varepsilon l> <\operatorname \left(<\frac >\right)>>=<\frac <2\pi \varepsilon l><\ln \left(<\frac >+<\sqrt <<\frac >>>-1>>\right)>>> a: Радиус
d: Расстояние, d > a
l: Длина
Две параллельные
копланарные полосы [3]
ε l K ( 1 − k 2 ) K ( k ) <\displaystyle \varepsilon l<\frac >>\right)>>> d: Расстояние
w1, w2: Ширина полос
km: d/(2wm+d)

Два концентрических шара 4 π ε 1 R 1 − 1 R 2 <\displaystyle <\frac <4\pi \varepsilon ><<\frac <1>>>-<\frac <1>>>>>> R1: Радиус
R2: Радиус
Два шара,
тот же самый радиус [4] [5]
2 π ε a ∑ n = 1 ∞ sinh ⁡ ( ln ⁡ ( D + D 2 − 1 ) ) sinh ⁡ ( n ln ⁡ ( D + D 2 − 1 ) ) <\displaystyle 2\pi \varepsilon a\sum _^<\infty ><\frac <\sinh \left(\ln \left(D+<\sqrt -1>>\right)\right)><\sinh \left(n\ln \left(D+<\sqrt -1>>\right)\right)>>>
= 2 π ε a < 1 + 1 2 D + 1 4 D 2 + 1 8 D 3 + 1 8 D 4 + 3 32 D 5 + O ( 1 D 6 ) ><\displaystyle =2\pi \varepsilon a\left\<1+<\frac <1><2D>>+<\frac <1><4D^<2>>>+<\frac <1><8D^<3>>>+<\frac <1><8D^<4>>>+<\frac <3><32D^<5>>>+O\left(<\frac <1>>>\right)\right\>>
= 2 π ε a < ln ⁡ 2 + γ − 1 2 ln ⁡ ( d a − 2 ) + O ( d a − 2 ) ><\displaystyle =2\pi \varepsilon a\left\<\ln 2+\gamma -<\frac <1><2>>\ln \left(<\frac >-2\right)+O\left(<\frac >-2\right)\right\>>
a: Радиус
d: Расстояние, d > 2a
D = d/2a
γ: Постоянная Эйлера
Шар вблизи стены [4] 4 π ε a ∑ n = 1 ∞ sinh ⁡ ( ln ⁡ ( D + D 2 − 1 ) ) sinh ⁡ ( n ln ⁡ ( D + D 2 − 1 ) ) <\displaystyle 4\pi \varepsilon a\sum _^<\infty ><\frac <\sinh \left(\ln \left(D+<\sqrt -1>>\right)\right)><\sinh \left(n\ln \left(D+<\sqrt -1>>\right)\right)>>> a: Радиус
d: Расстояние, d > a
D = d/a
Шар 4 π ε a <\displaystyle 4\pi \varepsilon a> a: Радиус
Круглый диск [6] 8 ε a <\displaystyle 8\varepsilon a> a: Радиус
Тонкая прямая проволока,
ограниченная длина [7] [8] [9]
2 π ε l Λ < 1 + 1 Λ ( 1 − ln ⁡ 2 ) + 1 Λ 2 [ 1 + ( 1 − ln ⁡ 2 ) 2 − π 2 12 ] + O ( 1 Λ 3 ) ><\displaystyle <\frac <2\pi \varepsilon l><\Lambda >>\left\<1+<\frac <1><\Lambda >>\left(1-\ln 2\right)+<\frac <1><\Lambda ^<2>>>\left[1+\left(1-\ln 2\right)^<2>—<\frac <\pi ^<2>><12>>\right]+O\left(<\frac <1><\Lambda ^<3>>>\right)\right\>> a: Радиус проволоки
l: Длина
Λ: ln(l/a)

Эластанс

Величина обратная ёмкости называется эластанс (эластичность). Единицей эластичности является дараф (daraf), но он не определён в системе физических единиц измерений СИ. [10]

См. также

Примечания

  1. Шакирзянов Ф. Н.Ёмкость электрическая // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М. : Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 28-29. — 704 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-061-4.
  2. 12Jackson, J. D. Classical Electrodynamics. — Wiley, 1975. — P. 80.
  3. Binns. Analysis and computation of electric and magnetic field problems / Binns, Lawrenson. — Pergamon Press, 1973. — ISBN 978-0-08-016638-4.
  4. 12Maxwell, J. C. A Treatise on Electricity and Magnetism. — Dover, 1873. — P. 266 ff. — ISBN 0-486-60637-6.
  5. ↑ Rawlins, A. D. (1985). «Note on the Capacitance of Two Closely Separated Spheres». IMA Journal of Applied Mathematics34 (1): 119–120. DOI:10.1093/imamat/34.1.119.
  6. Jackson, J. D. Classical Electrodynamics. — Wiley, 1975. — P. 128, problem 3.3.
  7. ↑ Maxwell, J. C. (1878). «On the electrical capacity of a long narrow cylinder and of a disk of sensible thickness». Proc. London Math. Soc.IX: 94–101. DOI:10.1112/plms/s1-9.1.94.
  8. ↑ Vainshtein, L. A. (1962). «Static boundary problems for a hollow cylinder of finite length. III Approximate formulas». Zh. Tekh. Fiz.32: 1165–1173.
  9. ↑ Jackson, J. D. (2000). «Charge density on thin straight wire, revisited». Am. J. Phys68 (9): 789–799. DOI:10.1119/1.1302908. Bibcode: 2000AmJPh..68..789J .
  10. ↑Тензорный анализ сетей, 1978, с. 509.

Литература

Что такое wiki2.info Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. wiki2.info является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).

Источник

Фарады, микрофарады, нанофарады и пикофарады: измерение электрической емкости

Основной параметр:ёмкостьЕдиница измерения:

Фарад

Конденсатор — это пассивный электронный прибор, который способен накапливать электрический заряд (заряжаться). Основной характеристикой конденсаторов является емкость, которую измеряют в фарадах (Ф, F).

  • Фарад — большая величина, на практике используются дольные единицы измерения емкости конденсаторов: микрофарады (мкФ, µF), нанофарады (нФ, nF), пикофарады (пФ, pF).
  • 1 Ф = 1 000 000 мкФ
  • 1 мкФ = 1 000 нФ = 1 000 000 пФ
  • 1 нФ = 1 000 пФ

Номинал конденсатора на схемах указывают рядом с его обозначением. При емкости менее 10000 пФ ставят число пикофарад без обозначения размерности, например, 22, 180, 6800. Для емкости 0,01 мкФ и более ставят число микрофарад. Зарубежные обозначения часто заменяют греческую букву µ (мю) на латинскую u («uF» вместо «µF»).

Конденсаторы используют для сглаживания тока в электрических цепях, в колебательных системах (колебательных контурах, генераторах импульсов, мультивибраторах).

Конденсаторы состоят из двух пластин (обкладок), разделенных слоем диэлектрика. По материалу диэлектрика конденсаторы разделяют на керамические, электролитические, бумажные, слюдяные и другие.

Керамическиеконденсаторы

Керамические конденсаторы имеют емкость от единиц до тысяч пикофарад. Электролитические конденсаторы обладают большей емкостью, которая может достигать тысяч микрофарад. Большинство электролитических конденсаторов имеют положительный и отрицательный полюса, что требует включения их в схемы с соблюдением полярности.

Электролитическийконденсатор

На корпусе электролитического конденсатора в большинстве случаев есть полоска, обозначающая отрицательный вывод. Кроме того, длина положительного вывода конденсатора немного больше, чем отрицательного.

Конденсаторы имеют рабочее напряжение, которое чаще всего указывают на корпусе. При подборе конденсатора следует выбирать конденсатор с напряжением равным или большим, указанному в схеме.

  1. Цифровая кодировка конденсаторов
  2. При обозначении номинала на керамических конденсаторах используется цифровая кодировка, в которой последняя цифра обозначает количество нулей (емкость в пикофарадах).
  3. 681 — 680 пФ
  4. 102 — 1 000 пФ
  5. 103 — 10 000 пФ (0.01 мкФ)
  6. 104 — 100 000 пФ (0.1 мкФ)
  7. 154 — 150 000 пФ (0.15 мкФ)
  8. 224 — 220 000 пФ (0.22 мкФ)

При параллельном соединении конденсаторов их емкость складывается. А допустимое напряжение будет равно напряжению конденсатора с самым малым значением этого напряжения.

При последовательном соединении конденсаторов общую емкость можно рассчитать по приводимой формуле. Общее допустимое напряжение при этом будет равно сумме всех допустимых напряжений конденсаторов.

Переменный и подстроечный конденсатор

Обозначениепеременного и подстроечного

конденсатора на схемах

  • Конденсаторы могут обладать не только постоянной емкостью, но и переменной емкостью, которую можно плавно менять в заданных пределах.
  • Конденсаторы с переменной емкостью используют в колебательных контурах радиоприемников и ряде других устройств.
  • Подстроечные конденсаторы применяются для настройки работы электронной схемы, когда в процессе работы устройства их емкость не меняется.
  • Дополнение

Ещё примеры маркировки конденсаторов:

  • Кодовая маркировка конденсаторов

Преобразовать микрофарад в фарад (мкФ в Ф):

Прямая ссылка на этот калькулятор:https://www.preobrazovaniye-yedinits.info/preobrazovat+mikrofarad+v+farad.php

  1. Выберите нужную категорию из списка, в данном случае ‘Ёмкость’.
  2. Введите величину для перевода. Основные арифметические операции, такие как сложение (+), вычитание (-), умножение (*, x), деление (/, :, ÷), экспоненту (^), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.
  3. Из списка выберите единицу измерения переводимой величины, в данном случае ‘микрофарад [мкФ]’.
  4. И, наконец, выберите единицу измерения, в которую вы хотите перевести величину, в данном случае ‘фарад [Ф]’.
  5. После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.

С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘134 микрофарад’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘микрофарад’ или ‘мкФ’.

После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Ёмкость’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение.

Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’74 мкФ в Ф‘ или ’28 мкФ сколько Ф‘ или ’22 микрофарад -> фарад‘ или ’95 мкФ = Ф‘ или ’19 микрофарад в Ф‘ или ‘6 мкФ в фарад‘ или ‘5 микрофарад сколько фарад‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.

Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(88 * 57) мкФ’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии.

Например, такое сочетание может выглядеть следующим образом: ‘134 микрофарад + 402 фарад’ или ’34mm x 6cm x 78dm = ? cm^3′.

Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.

Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 9,999 999 909 ×1020. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 20, и фактическое число, здесь 9,999 999 909.

В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 9,999 999 909 E+20. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел.

Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 999 999 990 900 000 000 000.

Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.

Сколько фарад в 1 микрофарад?

1 микрофарад [мкФ] = 0,000 001 фарад [Ф] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования микрофарад в фарад.

Фарад — это… Что такое Фарад?

Фара́д (обозначение: Ф, F; прежнее название — фара́да) — единица измерения электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ), названа 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 = I·T/U.
Ф = А² · с4 · кг−1 · м−2 = Дж/В2 = Кл2/Дж = А · с / В = с/Ом.

Таким образом, конденсатор ёмкостью 1Ф, в идеале, может зарядиться до 1В при зарядке током 1А в течение 1 секунды. На практике же, ёмкость зависит от напряжения на обкладках конденсатора.

Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника. Ёмкостью 1 Ф обладал бы уединённый металлический шар, радиус которого равен 13 радиусам Солнца. Ёмкость же Земли (точнее, шара размером с Землю, используемого как уединённый проводник) составляет около 710 микрофарад.

Ионистор со взаимной ёмкостью в 1 фарад.

Промышленные конденсаторы имеют номиналы, измеряемые в микро-, нано- и пикофарадах и выпускаются ёмкостью до десятков фарад; в звуковой аппаратуре используются гибридные конденсаторы ёмкостью до 40 фарад[1].

Область применения

Фарад измеряет электрическую ёмкость, то есть характеризует заряды, создаваемые электрическими полями. Например в фарадах (и производных единицах) измеряют ёмкость кабелей, конденсаторов, межэлектродные ёмкости различных приборов.

Не следует путать электрическую ёмкость и электрохимическую ёмкость батареек и аккумуляторов, которая имеет другую природу и измеряется в других единицах — ампер-часах, соразмерных электрическому заряду (1 ампер-час равен 3600 кулонам).

Кратные и дольные единицы

Образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные
Дольные
величина
название
обозначение
величина
название
обозначение
101 Ф

102 Ф

103 Ф

106 Ф

109 Ф

1012 Ф

1015 Ф

1018 Ф

1021 Ф

1024 Ф

декафарад даФ daF децифарад дФ dF
гектофарад гФ hF сантифарад сФ cF
килофарад кФ kF миллифарад мФ mF
мегафарад МФ MF микрофарад мкФ µF
гигафарад ГФ GF нанофарад нФ nF
терафарад ТФ TF пикофарад пФ pF
петафарад ПФ PF фемтофарад фФ fF
эксафарад ЭФ EF аттофарад аФ aF
зеттафарад ЗФ ZF зептофарад зФ zF
йоттафарад ИФ YF йоктофарад иФ yF
применять не рекомендуется не применяются или редко применяются на практике
  • В советской практике использовались только две единицы — микрофарада и пикофарада. Ёмкость в 1-100 мФ и нФ выражалась в тысячах микрофарад и пикофарад соответственно. Ёмкость в 100-1000 мФ и нФ выражалась в десятых долях фарады и микрофарады соответственно. Никакие другие единицы использовать было не принято.
    • Также на схемах электрических цепей и часто в маркировке ранних конденсаторов советского производства число без буквы обозначало величину в пикофарадах, а с буквой м либо m — в микрофарадах. Этот нюанс надо учитывать при чтении схем в старых чертежах журналах советского издания, поскольку обычно одиночная буква «м» обозначает «милли-».
  • 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 греческих букв.

Связь с единицами измерения в других системах

  • Сантиметр (другое название — статфарад, статФ) — единица электрической ёмкости в СГСЭ и гауссовой системе, ёмкость шара радиусом 1 см в вакууме.
    • 1 статФ ≈ 1,1126… пФ.
    • 1 Ф = 8,9875517873681764×1011 статФ (точно). Коэффициент равен с2×10−5 Ф/см = 100/(4πε0).
  • Абфарад — единица электрической ёмкости в СГСМ; очень большая единица, 1 абФ = 109 Ф = 1 ГФ.

См. также

Примечания

  1. Однако ёмкость т. н. ионисторов (супер-конденсаторов с двойным электрическим слоем) может достигать многих килофарад.

Сокращённая запись численных величин

Радиоэлектроника для начинающих

  • При сборке электронных схем волей неволей приходится пересчитывать величины сопротивлений резисторов, ёмкостей конденсаторов, индуктивность катушек.
  • Так, например, возникает необходимость переводить микрофарады в пикофарады, килоомы в омы, миллигенри в микрогенри.
  • Как не запутаться в расчётах?
  • Если будет допущена ошибка и выбран элемент с неверным номиналом, то собранное устройство будет неправильно работать или иметь другие характеристики.

Такая ситуация на практике не редкость, так как иногда на корпусах радиоэлементов указывают величину ёмкости в нанофарадах (нФ), а на принципиальной схеме ёмкости конденсаторов, как правило, указаны в микрофарадах (мкФ) и пикофарадах (пФ). Это вводит многих начинающих радиолюбителей в заблуждение и как следствие тормозит сборку электронного устройства.

Чтобы данной ситуации не происходило нужно научиться простым расчётам.

Чтобы не запутаться в микрофарадах, нанофарадах, пикофарадах нужно ознакомиться с таблицей размерности. Уверен, она вам ещё не раз пригодиться.

Данная таблица включает в себя десятичные кратные и дробные (дольные) приставки. Международная система единиц, которая носит сокращённое название СИ, включает шесть кратных (дека, гекто, кило, мега, гига, тера) и восемь дольных приставок (деци, санти, милли, микро, нано, пико, фемто, атто). Многие из этих приставок давно используются в электронике.

Множитель Приставка
Наименование Сокращённое обозначение
русское международное
1000 000 000 000 = 1012 Тера Т T
1000 000 000 = 109 Гига Г G
1000 000 = 106 Мега М M
1000 = 103 кило к k
100 = 102 Гекто г h
10 = 101 дека да da
0,1 = 10-1 деци д d
0,01 = 10-2 санти с c
0,001 = 10-3 милли м m
0,000 001 = 10-6 микро мк μ
0,000 000 001 = 10-9 нано н n
0,000 000 000 001 = 10-12 пико п p
0,000 000 000 000 001 = 10-15 фемто ф f
0,000 000 000 000 000 001 = 10-18 атто а a

Как пользоваться таблицей?

Как видим из таблицы, разница между многими приставками составляет ровно 1000. Так, например, такое правило действует между кратными величинами, начиная с приставки кило-.

  • Кило — 1000
  • Мега — 1 000 000
  • Гига – 1 000 000 000
  • Тера – 1 000 000 000 000

Так, если рядом с обозначением резистора написано 1 Мом (1 Мегаом), то его сопротивление составит – 1 000 000 (1 миллион) Ом. Если же имеется резистор с номинальным сопротивлением 1 кОм (1 килоом), то в Омах это будет 1000 (1 тысяча) Ом.

Для дольных или по-другому дробных величин ситуация похожа, только происходит не увеличение численного значения, а его уменьшение.

Чтобы не запутаться в микрофарадах, нанофарадах, пикофарадах, нужно запомнить одно простое правило. Нужно понимать, что милли, микро, нано и пико – все они отличаются ровно на 1000.

То есть если вам говорят 47 микрофарад, то это значит, что в нанофарадах это будет в 1000 раз больше – 47 000 нанофарад. В пикофарадах это уже будет ещё на 1000 раз больше – 47 000 000 пикофарад.

Как видим, разница между 1 микрофарадой и 1 пикофарадой составляет 1 000 000 раз.

Также на практике иногда требуется знать значение в микрофарадах, а значение ёмкости указано в нанофарадах. Так если ёмкость конденсатора 1 нанофарада, то в микрофарадах это будет 0,001 мкф. Если ёмкость 0,01 мкф., то в пикофарадах это будет 10 000 пФ, а в нанофарадах, соответственно, 10 нФ.

Приставки, обозначающие размерность величины служат для сокращённой записи. Согласитесь проще написать 1мА, чем 0,001 Ампер или, например, 400 мкГн, чем 0,0004 Генри.

В показанной ранее таблице также есть сокращённое обозначение приставки. Так, чтобы не писать Мега, пишут только букву М. За приставкой обычно следует сокращённое обозначение электрической величины.

Например, слово Ампер не пишут, а указывают только букву А. Также поступают при сокращении записи единицы измерения ёмкости Фарада. В этом случае пишется только буква Ф.

Наравне с сокращённой записью на русском языке, которая часто используется в старой радиоэлектронной литературе, существует и международная сокращённая запись приставок. Она также указана в таблице.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Фарад

Фара́д (русское обозначение: Ф; международное обозначение: F; прежнее название — фара́да) — единица измерения электрической ёмкости в Международной системе единиц (СИ), названная в честь английского физика Майкла Фарадея[1]. 1 фарад равен ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между его обкладками напряжение 1 вольт:

Через основные единицы системы СИ фарад выражается следующим образом:

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы «фарад» пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной (Ф).

Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях производных единиц, образованных с использованием фарада.

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 системы СИ в целом[2].

Фарад — очень большая ёмкость для уединённого проводника: ёмкостью 1 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 микрофарад).

Ионистор со взаимной ёмкостью в 1 фарад.

В фарадах измеряют электрическую ёмкость проводников, то есть их способность накапливать электрический заряд. Например, в фарадах (и производных единицах) измеряют: ёмкость кабелей, конденсаторов, межэлектродные ёмкости различных приборов.

Промышленные конденсаторы имеют номиналы, измеряемые в микро-, нано- и пикофарадах и выпускаются ёмкостью до ста фарад; в звуковой аппаратуре используются гибридные конденсаторы ёмкостью до сорока фарад. Ёмкость т. н.

ионисторов (супер-конденсаторов с двойным электрическим слоем) может достигать многих килофарад.

Не следует путать электрическую ёмкость и электрохимическую ёмкость батареек и аккумуляторов, которая имеет другую природу и измеряется в других единицах: ампер-часах, соразмерных электрическому заряду (1 ампер-час равен 3600 кулонам).

  • Фарад может быть выражен через основные единицы системы СИ как:
  • с4⋅А2⋅м−2⋅кг−1.
  • Таким образом, его значение равно:

Ф = Кл·В−1 = А·с·В−1 = Дж·В−2 = Вт·с·В−2 = Н·м·В−2 = Кл2·Дж−1 = Кл2·Н−1·м−1 = с2·Кл2·кг−1·м−2 = с4·А2·кг−1·м−2 = с·Ом−1 = Ом−1·Гц−1 = с2·Гн−1,

где Ф — фарад, А — ампер, В — вольт, Кл — кулон, Дж − джоуль, м — метр, Н — ньютон, с — секунда, Вт — ватт, кг — килограмм, Ом — ом, Гц — герц, Гн — генри.

Образуются с помощью стандартных приставок СИ.

Источник

Читайте также:  Методы измерения инфракрасной радиации