Faradio

Unidad SI de capacitancia eléctrica

Para otros usos, consulte Farad (desambiguación) .

Faradio
Un supercondensador moderno de un faradio. La escala de atrás está en pulgadas (arriba) y centímetros (abajo).
Información general
Unidad de sistema	Unidad derivada del SI
Unidad de	Capacidad
Símbolo	F
Lleva el nombre de	Michael Faraday
En unidades base SI :	s 4 ⋅ A 2 ⋅ m −2 ⋅ kg −1

El faradio (símbolo: F ) es la unidad de capacitancia eléctrica derivada del SI , la capacidad de un cuerpo para almacenar una carga eléctrica. ^[1] Lleva el nombre del físico inglés Michael Faraday . En unidades base SI 1F = 1 s ⁴ ⋅ A ² ⋅ m ⁻² ⋅ kg ⁻¹ .

Definición

Un faradio se define como la capacitancia a través de la cual, cuando se carga con un culombio , hay una diferencia de potencial de un voltio . ^[1] Del mismo modo, un faradio se puede describir como la capacitancia que almacena una carga de un culombio en una diferencia de potencial de un voltio. ^[2]

La relación entre capacitancia, carga y diferencia de potencial es lineal. Por ejemplo, si la diferencia de potencial en un condensador se reduce a la mitad, la cantidad de carga almacenada por ese condensador también se reducirá a la mitad.

Para la mayoría de las aplicaciones, el faradio es una unidad de capacitancia imprácticamente grande. La mayoría de las aplicaciones eléctricas y electrónicas están cubiertas por los siguientes prefijos SI :

• 1 mF (millifarad, una milésima (10 ^-3 ) de un faradio) = 0,001 F = 1 000  mF = 1 000 000  nF
• 1 mF (microfaradios, una millonésima (10 ^-6 ) de un faradio) = 0.000 001 F = 1 000  nF = 1 000 000  pF
• 1 nF (nanofaradios, una mil millonésima (10 ^-9 ) de un faradio) = 0.001 mF = 1 000  pF
• 1 pF (picofaradio, una billonésima ( ^10-12 ) de un faradio)

Igualdades

Un faradio es una unidad derivada basada en cuatro de las siete unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades : kilogramo (kg), metro (m), segundo (s) y amperio (A).

Expresado en combinaciones de unidades SI, el faradio es:

${\displaystyle {\text{F}}={\dfrac {{\text{s}}^{4}{\cdot }{\text{A}}^{2}}{{\text{m}}^{2}{\cdot }{\text{kg}}}}={\dfrac {{\text{s}}^{2}{\cdot }{\text{C}}^{2}}{{\text{m}}^{2}{\cdot }{\text{kg}}}}={\dfrac {\text{C}}{\text{V}}}={\dfrac {{\text{A}}{\cdot }{\text{s}}}{\text{V}}}={\dfrac {{\text{W}}{\cdot }{\text{s}}}{{\text{V}}^{2}}}={\dfrac {\text{J}}{{\text{V}}^{2}}}={\dfrac {{\text{N}}{\cdot }{\text{m}}}{{\text{V}}^{2}}}={\dfrac {{\text{C}}^{2}}{\text{J}}}={\dfrac {{\text{C}}^{2}}{{\text{N}}{\cdot }{\text{m}}}}={\dfrac {\text{s}}{\Omega }}={\dfrac {1}{\Omega {\cdot }{\text{Hz}}}}={\dfrac {\text{S}}{\text{Hz}}}={\dfrac {{\text{s}}^{2}}{\text{H}}},}$

donde F = faradio , s = segundo , A = amperio , m = metro , kg = kilogramo , C = culombio , V = voltio , W = vatio , J = julio , N = newton , Ω = ohm , S = siemens , Hz = hercios , H = henry .

Historia

El término "faradio" fue acuñado originalmente por Latimer Clark y Charles Bright en 1861, ^[3] en honor a Michael Faraday , para una unidad de cantidad de carga, pero en 1873, el faradio se había convertido en una unidad de capacitancia. ^[4] En 1881 en el Congreso Internacional de Electricistas en París, el nombre farad se usó oficialmente para la unidad de capacitancia eléctrica. ^{[5] [6]}

Explicación

Ejemplos de diferentes tipos de condensadores.

Un condensador generalmente consta de dos superficies conductoras, frecuentemente denominadas placas, separadas por una capa aislante que normalmente se denomina dieléctrico . El condensador original fue la jarra de Leyden desarrollada en el siglo XVIII. Es la acumulación de carga eléctrica en las placas lo que da como resultado la capacitancia . Los condensadores modernos se construyen utilizando una variedad de técnicas de fabricación y materiales para proporcionar el rango extraordinariamente amplio de valores de capacitancia utilizados en aplicaciones electrónicas , desde femtofaradios hasta faradios, con valores nominales de voltaje máximo que van desde unos pocos voltios hasta varios kilovoltios.

Los valores de los condensadores generalmente se especifican en faradios (F), microfaradios (μF), nanofaradios (nF) y picofaradios (pF). ^[7] El milifaradio rara vez se utiliza en la práctica (una capacitancia de 4,7 mF (0,0047 F), por ejemplo, se escribe en cambio como 4 700  μF ), mientras que el nanofaradio es poco común en América del Norte. ^[8] El tamaño de los condensadores disponibles en el mercado varía de aproximadamente 0,1 pF a 5 000 F (5 kF) de supercondensadores . Capacitancia parasitaria en circuitos integrados de alto rendimientopuede medirse en femtofaradios (1 fF = 0,001 pF = 10 ^{- 15}  F), mientras que los equipos de ensayo de alto rendimiento puede detectar cambios en la capacitancia del orden de decenas de attofarads (1 aF = 10 ^-18  F). ^[9]

Un valor de 0,1 pF es aproximadamente el más pequeño disponible en condensadores para uso general en diseño electrónico, ya que los más pequeños estarían dominados por las capacidades parásitas de otros componentes, cableado o placas de circuito impreso . Se pueden lograr valores de capacitancia de 1 pF o menos retorciendo dos tramos cortos de cable aislado juntos. ^{[10] [11]}

Se calcula que la capacitancia de la ionosfera de la Tierra con respecto al suelo es de aproximadamente 1 F. ^[12]

Terminología informal y obsoleta

El picofaradio (pF) a veces se pronuncia coloquialmente como "soplo" o "pic", como en "un condensador de diez soplos". ^[13] De manera similar, "mic" (pronunciado "mike") a veces se usa informalmente para significar microfaradios.

Las abreviaturas no estándar se utilizaron y se utilizan con frecuencia. Farad se ha abreviado "f", "fd" y "Fd". Para el prefijo "micro-", cuando la letra griega minúscula "μ" o el legado micro signo "μ" no está disponible (como en las máquinas de escribir) o es inconveniente para ingresar, a menudo se sustituye por la "u" de apariencia similar o "U", con poco riesgo de confusión. También se sustituyó por la "M" o "m" de sonido similar, lo que puede resultar confuso porque M significa oficialmente 1.000.000 (o 1.000), ym preferiblemente representa 1/1000. En textos anteriores a 1960, y en paquetes de condensadores hasta hace poco, "microfarad (s)" se abreviaba "mf" o "MFD" en lugar del moderno "μF".Un catálogo de Radio Shack de 1940 enumeró la clasificación de cada condensador en "Mfd.", Desde 0.000005 Mfd. (5 pF) a 50 Mfd. (50 μF). ^[14]

"Micromicrofarad" o "micro-microfarad" es una unidad obsoleta que se encuentra en algunos textos y etiquetas más antiguos, contiene un doble prefijo métrico no estándar . Es exactamente equivalente a un picofaradio (pF). Se abrevia μμF, uuF o (confusamente) "mmf", "MMF" o "MMFD".

Resumen de unidades de capacitancia obsoletas: (no se muestran las variaciones de mayúsculas / minúsculas)

• μF (microfaradio) = mf, mfd
• pF (picofaradio) = mmf, mmfd, dfp, μμF

Conceptos relacionados

El recíproco de capacitancia se llama elastancia eléctrica , cuya unidad (no estándar, no SI) es el daraf . ^[15]

Unidades CGS

El abfarad (abreviado abF) es una unidad CGS obsoleta de capacitancia igual a 10 ⁹ faradios (1 gigafaradio, GF). ^[dieciséis]

El statfarad (abreviado statF) es una unidad CGS de uso poco frecuente equivalente a la capacitancia de un capacitor con una carga de 1 statculombio a través de una diferencia de potencial de 1 statvoltio . Es 1 / (10 ⁻⁵ c ² ) farad, aproximadamente 1.1126 picofaradios.

Ver también

• Condensador
• Supercondensador

Notas

1. El Sistema Internacional de Unidades (SI) (8ª ed.). Bureau International des Poids et Mesures (Comité Internacional de Pesas y Medidas). 2006. p. 144.
2. Peter MB Walker, ed. (1995). Diccionario de ciencia y tecnología . Larousse. ISBN 0752300105.
3. Como nombres para unidades de diversas cantidades eléctricas, Bright y Clark sugirieron "ohma" para voltaje, "farad" para carga, "galvat" para corriente y "volt" para resistencia. Ver:
   • Latimer Clark y Sir Charles Bright (1861) "Sobre la formación de estándares de cantidad eléctrica y resistencia", Informe de la trigésima primera reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (Manchester, Inglaterra: septiembre de 1861), sección: Matemáticas and Physics, págs. 37-38.
   • Latimer Clark y Sir Charles Bright (9 de noviembre de 1861) "Medición de cantidades eléctricas y resistencia", The Electrician , 1 (1): 3-4.
4. Sir W. Thomson, etc. (1873) "Primer informe del Comité para la selección y nomenclatura de unidades dinámicas y eléctricas", Informe de la 43ª reunión de la Asociación británica para el avance de la ciencia (Bradford, septiembre de 1873), págs. 222-225. Desde p. 223: "El" ohmio ", representado por la bobina estándar original, es aproximadamente 10 ⁹ unidades CGS de resistencia: el" voltio "es aproximadamente 10 ⁸ unidades CGS de fuerza electromotriz: y el" faradio "es aproximadamente 1/10 ⁹ de la unidad de capacidad CGS ".
5. (Anon.) (24 de septiembre de 1881) "The Electrical Congress", The Electrician , 7 : 297. De p. 297: "7. El nombre faradio se le dará a la capacidad definida por la condición de que un culombio en un faradio dé un voltio".
6. Tunbridge, Paul (1992). Lord Kelvin: su influencia en las medidas y unidades eléctricas . Londres: Peregrinus. págs. 26, 39–40. ISBN 9780863412370. Consultado el 5 de mayo de 2015 .
7. Braga, Newton C. (2002). Robótica, Mecatrónica e Inteligencia Artificial . Newnes. pag. 21. ISBN 0-7506-7389-3. Consultado el 17 de septiembre de 2008 . Las unidades de medida comunes son el microfaradio (μF), que representa 0,000,001 F; el nanofaradio (nF), que representa 0,000,000,001 F; y el picofaradio (pF), que representa 0,000,000,000,001 F.
8. Platt, Charles (2009). Hacer: Electrónica: aprender a través del descubrimiento . O'Reilly Media. pag. 61. ISBN 9781449388799. Consultado el 22 de julio de 2014 . Los nanofaradios también se utilizan, con más frecuencia en Europa que en Estados Unidos.
9. Gregoriano, Roubik (1976). Circuitos integrados analógicos MOS para procesamiento de señales . John Wiley e hijos. pag. 78.
10. Pease, Bob (2 de septiembre de 1993). "¿Qué es todo esto de Femtoampere, de todos modos?" . Diseño Electrónico . Consultado el 9 de marzo de 2013 .
11. Pease, Bob (1 de diciembre de 2006). "¿Qué son todas estas mejores cosas, de todos modos?" . Diseño Electrónico . Consultado el 9 de marzo de 2013 .
12. Williams, LL (enero de 1999). "Propiedades eléctricas de la atmósfera de buen tiempo y la posibilidad de descarga observable en objetos en movimiento" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 21 de diciembre de 2016 . Consultado el 13 de agosto de 2012 .
13. "Puff" . Wolfram Research . Consultado el 9 de junio de 2009 .
14. "Catálogo 1940 Radio Shack - página 54 - condensadores" . radioshackcatalogs.com . Archivado desde el original el 11 de julio de 2017 . Consultado el 11 de julio de 2017 .
15. "Daraf" . Diccionario en línea de Webster. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2011 . Consultado el 19 de junio de 2009 .
16. Graf, Rudolf F. (1999). Diccionario moderno de electrónica . Newnes. pag. 1. ISBN 9780080511986. Consultado el 15 de abril de 2016 .

Enlaces externos

• Herramienta de conversión de unidades de faradio