Mengapa unit untuk kapasitansi begitu besar?

36

Sebagian besar kapasitor berada dalam kisaran µF, nF dan pF. Saya tahu ada beberapa yang istimewa yang naik setinggi itu, tetapi pada saat faraday ada, dan unit dinamai menurut namanya, mereka tidak memiliki hal seperti itu. Mengapa unit ini sangat besar jika kita jarang menggunakan topi dengan nilai setinggi itu?

capacitor skyler
sumber

11

Untuk fisikawan partikel elementer, meter dan yang kedua adalah unit yang sangat besar . Ini semua masalah konteks. Untuk insinyur elektronik, mA dan uA adalah hal biasa. Untuk insinyur listrik, kA dan MA adalah hal biasa.

Alfred Centauri

2

Unit yang Anda bicarakan tidak didefinisikan seperti yang kita ketahui sampai lebih dari satu dekade terakhir setelah kematian Farady. ( Sumber ) Unit dinamai sesuai nama orang biasanya ditugaskan secara anumerta.

Warren Young

4

Dia raksasa di masanya. Kami hanya bisa berharap untuk memiliki nilai uF hari ini ;-) Seperti fE (femto einsteins).

user6972

1

... Dan Anda memerlukan unit untuk kapasitor yang lebih besar. Jika saya benar, mereka mencoba menggunakan "super kapasitor" di mobil listrik.

Penguin Anonim

13

Seperti yang telah disebutkan, 1 farad adalah 1 coulomb per 1 volt. Tapi lubang kelinci masuk lebih dalam - pertanyaannya kemudian menjadi mengapa 1 coulomb apa itu, dan mengapa 1 volt apa itu ?

Mengikuti lubang kelinci ini ke dasar pada akhirnya akan membawa kita ke 7 unit SI dasar, yang merupakan satuan ukuran untuk 7 atribut fisik dunia kita: jarak, massa, waktu, arus listrik, suhu termodinamika, jumlah zat, dan intensitas luminar. Mereka seperti aksioma dalam matematika. Dari sini, unit lain didefinisikan dalam hal ini. Jadi volt = (kilogram meter meter) / (detik kedua ampere). Sementara itu coulomb = ampere * detik. Anda akan melihat bahwa 1 unit turunan dinyatakan dalam 1 dari unit dasar.

Jadi pada akhirnya, 1 farad begitu besar karena unit dasar begitu besar, setidaknya relatif terhadap ukuran komponen elektronik saat ini di mana kita memasukkan miliaran transistor ke beberapa milimeter persegi.

thinkski
sumber

38

Karena cocok dengan semua unit (SI) lain yang kita miliki. 1 farad adalah 1 coulomb per volt. Kebetulan 1 coulomb adalah ... banyak muatan.

Ignacio Vazquez-Abrams
sumber

3

Mari kita bicara dengan cara lain; itu memungkinkan rumus

f = \frac{1}{2 π R C}

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

4

Akan menyenangkan mendengar mengapa unit SI lainnya (yaitu coloumb) begitu besar. Apakah definisi ampere, muatan atau tegangan?

Macke

2

@Macke 1 coulomb adalah 1 ampere × 1 detik.

Random832

3

@ Macke: Yang kedua adalah unit yang bagus untuk skala waktu yang dapat dipahami manusia, tapi itu sangat besar dibandingkan dengan jumlah waktu yang bisa diberikan kapasitor pada apa yang seharusnya menjadi jumlah arus yang dapat diukur secara wajar.

supercat

20

Karena 1 Ampere adalah unit yang sangat besar dibandingkan dengan jumlah arus yang biasa kita gunakan. Karena 1 detik adalah unit yang sangat besar dibandingkan dengan frekuensi audio dan rf yang biasa kita gunakan.

Jika Anda biasanya menggunakan arus yang jauh lebih kecil dari 1A, untuk periode yang jauh lebih pendek dari 1sec, dan tidak punya banyak uang untuk disia-siakan atau banyak ruang untuk disia-siakan, Anda dapat menggunakan kapasitor yang jauh lebih kecil dari 1F.

Di sisi lain, jika Anda ingin melakukan daya listrik, bukannya elektronik radio, 1F tidak terlalu besar. Berikut ini adalah siaran pers terbaru tentang kapasitor 400F. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx - dan perhatikan bahwa fitur khusus adalah tidak lebih besar dari setumpuk kartu.

David
sumber

2

400F dengan ukuran setumpuk kartu sama sekali bukan kapasitansi besar dalam paket kecil. Ada kapasitor dalam kisaran kiloFarad ke atas, yang jauh lebih kecil. Namun, mereka beroperasi pada tegangan yang sangat kecil.

vsz

@ vsc Energi yang disimpan sebanding dengan tegangan kuadrat, sehingga tidak mengherankan.

starblue

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

starblue

3

Unit SI untuk listrik cocok dengan unit SI untuk yang lainnya. Hubungan menjadi jelas jika Anda melihat definisi joule:

J = N \cdot m = W \cdot s

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

Perhatikan bahwa ia memiliki kedua unit mekanis yang secara alami akan Anda pertimbangkan sebagai unit mekanis (newton, meter) dan listrik (watt). Kita dapat memecahnya menjadi unit yang lebih mendasar:

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

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

Atau kita dapat memperluas watt ke unit yang lebih mendasar, namun tetap listrik:

J = V \cdot SEBUAH \cdot s

$J = V \cdot A \cdot s$

Dan sekarang Anda memiliki volt dan ampli, yang dengannya farad dapat didefinisikan:

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

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

Jika Anda menganalisis ini dengan cermat, Anda akan melihat bahwa joule adalah watt-detik, dan watt adalah beberapa rasio arus dan tegangan, tetapi rasio itu tidak ditentukan. Inilah sebabnya mengapa ampere adalah unit dasar SI , didefinisikan sebagai

Ampere adalah arus konstan yang, jika dipertahankan dalam dua konduktor paralel lurus dengan panjang tak terbatas, potongan melintang melingkar yang dapat diabaikan, dan ditempatkan terpisah 1 meter dalam ruang hampa, akan menghasilkan antara konduktor ini gaya yang sama dengan 2 × 10−7 newton per meter panjangnya.

Jadi jika Anda ingin menyalahkan sesuatu karena farad begitu besar, salahkan ampere. Atau, salahkan unit pangkalan SI lainnya yang dirujuk oleh definisinya, meter kedua, atau kilogram (secara tidak langsung, oleh newton).

Phil Frost
sumber

1

Itu tidak ada hubungannya dengan Faraday. Itu adalah definisi.

Dari Wikipedia :

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

Dikelola secara aljabar:

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

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

Dinyatakan secara aljabar:

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

Matt Young
sumber

Mengapa unit untuk kapasitansi begitu besar?

Jawaban: