Perché l'unità per la capacità è così grande?

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La maggior parte dei condensatori sono nell'intervallo µF, nF e pF. So che ce ne sono alcuni speciali che vanno così in alto, ma al tempo lontano era in giro e l'unità era chiamata dopo di lui, non avevano una cosa del genere. Perché l'unità è così grande se usiamo raramente tappi con un valore così elevato?

capacitor

— Skyler
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Per i fisici delle particelle elementari, il metro e il secondo sono unità enormi . È tutta una questione di contesto. Per gli ingegneri elettronici, mA e uA sono comuni. Per gli ingegneri elettrici, kA e MA sono comuni.

— Alfred Centauri,

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L'unità di cui stai parlando non è stata definita come la conosciamo attualmente fino a più di un decennio dopo la morte di Farady. ( Fonte ) Le unità che prendono il nome dalle persone sono in genere assegnate postume.

— Warren Young,

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Era gigante ai suoi tempi. Possiamo solo sperare di possederne il valore oggi ;-) Come fE (femto einsteins).

— user6972

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... E hai bisogno di un'unità per quei condensatori più grandi. Se ho ragione, stanno cercando di usare i "supercondensatori" nelle auto elettriche.

— Pinguino anonimo

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Come altri hanno già detto, 1 farad è 1 coulomb per 1 volt. Ma nella tana del coniglio va più in profondità - la questione diventa allora perché è 1 coulomb quello che è, e perché è 1 volt che cosa si tratta?

Seguire questa tana di coniglio verso il basso ci condurrà infine alle 7 unità SI di base, che sono unità di misura per i 7 attributi fisici del nostro mondo: distanza, massa, tempo, corrente elettrica, temperatura termodinamica, quantità di una sostanza e intensità luminare. Sono come assiomi in matematica. Da qui, altre unità sono definite in termini di questi. Quindi volt = (chilogrammo metro metro) / (ampere secondo secondo secondo). Nel frattempo coulomb = ampere * secondo. Noterai che 1 di un'unità derivata è espresso in termini di 1 di un'unità base.

Quindi, in definitiva, 1 farad è così grande perché le unità di base sono così grandi, almeno relativamente alle dimensioni dei componenti elettronici al giorno d'oggi in cui adattiamo miliardi di transistor su diversi millimetri quadrati.

— thinkski
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Perché si adatta a tutte le altre unità (SI) che abbiamo. 1 farad è 1 coulomb per volt. Accade solo che 1 coulomb sia ... molto carico.

— Ignacio Vazquez-Abrams
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Mettiamola in un altro modo; consente la formula

f = \frac{1}{2 π R C}

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

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Sarebbe bello sapere perché le altre unità SI (cioè colorate) sono così grandi allora. È la definizione di ampere, carica o tensione?

— Macke,

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@Macke 1 coulomb è 1 ampere × 1 secondo.

— Casuale 832

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@Macke: un secondo è una bella unità per una scala temporale percepibile dall'uomo, ma è enorme rispetto alla quantità di tempo che un tipico condensatore può fornire quella che sarebbe stata una quantità ragionevolmente misurabile di corrente.

— supercat

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Perché 1 Ampere è un'unità così grande rispetto alla quantità di corrente che normalmente utilizziamo. Perché 1 secondo è un'unità così grande rispetto alle frequenze audio e RF che normalmente utilizziamo.

Se usi normalmente correnti molto più piccole di 1A, per periodi molto più brevi di 1 secondo e non hai molti soldi da sprecare o molto spazio da perdere, puoi usare condensatori molto più piccoli di 1F.

D'altra parte, se si voleva fare energia elettrica, invece di elettronica radio, 1F non è molto grande. Ecco un recente comunicato stampa su un condensatore 400F. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx - e nota che la particolarità è che non è più grande di un mazzo di carte.

— david
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400F con le dimensioni di un mazzo di carte non è affatto una grande capacità in un piccolo pacchetto. Ci sono condensatori nella gamma kiloFarad e superiori, che sono molto più piccoli. Tuttavia, funzionano con tensioni molto piccole.

— vsz,

@vsc L'energia immagazzinata è proporzionale alla tensione al quadrato, quindi non è una sorpresa.

— Starblue,

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

— starblue

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Le unità SI per l'elettricità si adattano alle unità SI per tutto il resto. La relazione diventa chiara se guardi la definizione di un joule:

J = N \cdot m = W \cdot s

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

Nota che ha sia unità meccaniche che considereresti naturalmente meccaniche (newton, metri) che elettriche (watt). Possiamo scomporlo in più unità di base:

J = \frac{k g \cdot m^{2}}{s^{2}}

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

Oppure possiamo espandere i watt in unità più semplici, ma ancora elettriche:

J = V \cdot A \cdot s

$J = V \cdot A \cdot s$

E ora hai volt e amplificatori, con i quali puoi definire il farad:

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

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

Se lo analizzi attentamente, noterai che un joule è un watt di secondo e un watt è un rapporto tra corrente e tensione, ma tale rapporto non è definito. Questo è il motivo per cui l'ampere è un'unità base SI , definita come

L'ampere è quella corrente costante che, se mantenuta in due conduttori paralleli diritti di lunghezza infinita, di sezione circolare trascurabile, e posta a 1 metro di distanza nel vuoto, produrrebbe tra questi conduttori una forza pari a 2 × 10−7 newton per metro di lunghezza.

Quindi, se vuoi dare la colpa a qualcosa perché il farad è così grande, dai la colpa all'ampere. Oppure, incolpare le altre unità base SI a cui fa riferimento la sua definizione, il secondo, il metro o il chilogrammo (indirettamente, dal newton).

— Phil Frost
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Non ha nulla a che fare con Faraday. È una definizione.

Da Wikipedia :

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

Manipolato algebricamente:

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

$i_c(t)=C\dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}$

Espressi algebricamente:

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

— Matt Young
fonte