Elfarad és la unitat delSI per a lacapacitància elèctrica. Es tracta d'unaunitat derivada amb nom propi i amb un símbol particular que és la lletra majúsculaF.[1] Va rebre el seu nom en honor delfísic britànicMichael Faraday,[2] el símbolF s'ha d'escriure en majúscula, però, en canvi, el nom de la unitat ha d'anar en minúsculesfarad.[3]
Un farad és la capacitat d'uncondensador entre les plaques del qual existeix una diferència de potencial elèctric d'1volt (1 V) quan està carregat d'una quantitat d'electricitat igual a uncoulomb (1 C).[4]
Enelectrotècnia mesura més específicament la capacitat d'un condensador o un sistema de conductors, és a dir, la càrrega que pot emmagatzemar quan se li aplica una tensió.[5]
No s'ha de confondre amb elfaraday, que és una unitat decàrrega elèctrica equivalent a laconstant de Faraday, i que es defineix com la quantitat de càrrega elèctrica en un mol d'electrons i que és utilitzada en elssistemes electroquímics per a calcular la massa dels elements que es formaran en un elèctrode.
El farad es defineix com la capacitància d'undielèctric que produeix unadiferència de potencial d'1volt en el cas d'unacàrrega elèctricaestàtica d'1coulomb.[6][2] Igualment, un farad pot descriure's com la capacitat d'un dispositiu que emmagatzema una càrrega d'un coulomb quan se li aplica una diferència de potencial d'un volt.[7]
La relació entre capacitància, càrrega i diferència de potencial és lineal. Per exemple, si la diferència de potencial a través d'uncondensador es redueix a la meitat, la quantitat de càrrega emmagatzemada per aquest condensador també es reduirà a la meitat. En unitats del SI es pot representar coms4 ·A² ·m-2 ·kg-1. Com l'ampere és una relació entre el flux decorrent elèctric d'un coulomb persegon, una definició alternativa del farad seria la d'un ampere-segon de càrrega a unvolt. Així tenim:
Com que el farad és una unitat molt gran, en comparació als requisits habituals dels dispositiuselectrònics, el valor d'uncondensador s'expressa sovint en microfards (μF), nanofarads (nF), o picofarads (pF). El mil·lifarad no s'acostuma a utilitzar a la pràctica, per exemple a una capacitància de 4,7−3 F s'acostuma a representar com 4700 µF, mentre que el nanofarad és poc comú a l'Amèrica del Nord.[9] Les capacitàncies molt petites, com les utilitzades alscircuits integrats s'acostumen a expressar en femtofarads, un femtofarad és igual a 1−15 F. En el cas delssupercondensadors, la capacitància és de l'ordre dels quilofarads. La grandària dels condensadors disponibles en el mercat oscil·la entre uns 0,1 pF i5000F (5 kF). Lacapacitància paràsita en elscircuits integrats d'alt rendiment pot mesurar-se en femtofarads (1 fF = 0.001 pF = 10-15 F), mentre que els equips de prova d'alt rendiment poden detectar canvis en la capacitància de l'ordre de desenes de attofarads (1018 aF = 1 F).[10]
No s'ha de confondre el farad amb elfaraday, una antiga unitat de càrrega desplaçada actualment pelcoulomb.
La inversa de la capacitància s'anomenaelastància, que en unitats del SI s'expressa en F-1, que de manera no estàndard de vegades rep el nom dedaraf (farad escrit a la inversa).
Uncondensador consisteix en dues superfícies conductores, habitualment anomenades plaques, separades per una capaaïllant, habitualment anomenadadielèctric. El primer condensador fou l'ampolla de Leyden al segle xviii. L'acumulació de càrrega entre les plaques constitueix la capacitància. Els condensadors moderns es fabriquen utilitzant una gran varietat de materials i tècniques per tal d'oferir una gran varietat de valors de capacitància. En els ginys electrònics s'utilitzen condensadors amb valors que van dels femtofarads fins als farads amb valors de voltatge entre pocs volts fins a diversos quilovolts.
El picofarad (pF) a vegades es pronuncia col·loquialment com "puff" o "pic", com en "un condensador de deu pufs".[11] De manera similar, "mic" (pronunciat "mike") s'utilitza a vegades informalment per a significar microfarads.
S'han utilitzat i s'utilitzen sovint abreviatures no estàndard. Els farads s'han abreujat com a "f", "fd" i "Fd". Per al prefix "micro-", quanla lletra grega minúscula "μ" o el signe de micro llegat "μ" no està disponible (com en les màquines d'escriure) o és inconvenient introduir-ho, sovint se substitueix per la "o" o "O" d'aspecte similar, amb poc risc de confusió. També es va substituir per la "M" o "m", d'aparença similar, la qual cosa pot resultar confús perquè la M significa oficialment 1.000.000, i la m, preferentment, 1/1000. En els textos anteriors a 1960, i en els paquets de condensadors fins fa poc, "microfarad(s)" s'abreujava "mf" o "MFD" en lloc del modern "μF". Un catàleg deRadio Shack de 1940 enumerava el valor nominal de cada condensador en "Mfd.", des de 0,000005 Mfd. (5 pF) fins a 50 Mfd. (50 μF).[12]
"Micromicrofarad" o "micromicrofarad" és una unitat obsoleta que es troba en alguns textos i etiquetes antigues, conté un prefix doble mètric no estàndard. És exactament equivalent a un picofarad (pF). S'abreuja μμF, uuF, o (confusament) "mmf", "MMF", o "MMFD".
Resum de les unitats de capacitància obsoletes:[13] (no es mostren les variacions de majúscules i minúscules)
El recíproc de la capacitància es denominaelastància elèctrica, la unitat de la qual (no estàndard, no pertanyent al Sistema Internacional d'Unitats) és eldaraf.[14]
A més en àmbits tècnics s'utilitza la unitat micro-microfarad escita com MMFD, mmfd, MMF o uuF la qual és equivalent al picofarad (pF).[15]
Des de fa diversos anys es troben disponibles en el mercat uns components electrònics anomenats "supercondensadors" amb una gran capacitat que varia entre un i mil farads. Aquests condensadors tenen un voltatge de funcionament bastant baix, de l'ordre de 2,7 volts. La connexió de diversos d'aquests "supercondensadors" en sèrie i en paral·lel permet obtenir un tipus de bateria capaç d'emmagatzemar prou energia per al seu ús en el transport (recuperació d'energia de frenada, per exemple envehicles híbrids). Aquesta pot ser una alternativa als acumuladors en algunes aplicacions.
El terme "farad" va ser encunyat originalment perLatimer Clark[nota 1] iCharles Bright a 1861,[16] en honor deMichael Faraday, per a una unitat de càrrega elèctrica, però per a 1873, el farad es va convertir en una unitat de capacitància.[17] En 1881, en elElectrical Congress de París, es va utilitzar oficialment el nom de farad per a la unitat de capacitat elèctrica.[18][19]
↑ «cap.2, pág.54». A:Le Système international d'unités. 8ª, 2006.ISBN 92-822-2213-6. «Le farad est la capacité d’un condensateur électrique entre les armatures duquel apparaît une différence de potentiel électrique de 1 volt, lorsqu’il est chargé d’une quantité d’électricité égale à 1 coulomb.»
↑Braga, Newton C.Robòtica, Mecatrònica i Intel·ligència Artificial. Newnes, 2002, p. 21.ISBN 0-7506-7389-3. «Les unitats de mesura comunes són el microfarad (μF), que representa 0,000,001 F; el nanofarad (nF), que representa 0.000,000,001 F; i el picofarad (pF), que representa 0,000,000,000,001 F.»
↑«Daraf». Webster's Online Dictionary. Arxivat de l'original el 2011-10-04. [Consulta: 19 juny 2009].
↑.Com a noms per a les unitats de diverses magnituds elèctriques, Bright i Clark van suggerir "ohma" per a la tensió, "farad" per a la càrrega, "galvat" per al corrent i "volt" per a la resistència. Vegeu:
Latimer Clark and Sir Charles Bright (1861)"On the formation of standards of electrical quantity and resistance,"Report of the Thirty-first Meeting of the British Association for the Advancement of Science (Manchester, England: September 1861), section: Mathematics and Physics, pp. 37-38.
↑Sir W. Thomson, etc. (1873)"First report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units,"Report of the 43rd Meeting of the British Association for the Advancement of Science (Bradford, Setembre 1873), pp. 222-225. From p. 223: "The "ohm," as represented by the original standard coil, is approximately 109 C.G.S. units of resistance: the "volt" is approximately 108 C.G.S. units of electromotive force: and the "farad" is approximately 1/109 of the C.G.S. unit of capacity."
↑(Anon.) (Setembre 24, 1881)"The Electrical Congress,"The Electrician,7: 297. From p. 297: "7. The name farad will be given to the capacity defined by the condition that a coulomb in a farad gives a volt."
Actes del 1r Congrés Internacional d'Elèctrics, París, 1881 (francès), consultat el 6 de març de 2023. Resolució del 21 de setembre de 1881: Definició de les unitats Ohm, Volt, Ampere, Coulomb i Farad; realització de l'Ohm mitjançant un patró de mercuri (pàgines 246 i 249).
