¿Por qué la unidad de capacitancia es tan grande?

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La mayoría de los condensadores están en el rango µF, nF y pF. Sé que hay algunos especiales que llegan tan alto, pero en el momento en que Faraday estaba cerca, y la unidad lleva su nombre, no tenían tal cosa. ¿Por qué la unidad es tan grande si raramente usamos mayúsculas con ese valor tan alto?

capacitor

— Skyler
fuente

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Para los físicos de partículas elementales, el medidor y el segundo son unidades enormes . Todo es una cuestión de contexto. Para los ingenieros electrónicos, mA y uA son comunes. Para los ingenieros eléctricos, kA y MA son comunes.

— Alfred Centauri

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La unidad de la que estás hablando no se definió como la conocemos hasta más de una década después de la muerte de Farady. ( Fuente ) Las unidades con nombres de personas generalmente se asignan póstumamente.

— Warren Young

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Era gigante en su tiempo. Solo podemos esperar poseer el valor de uF hoy ;-) Como fE (femto einsteins).

— user6972

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... Y necesitas una unidad para esos condensadores más grandes. Si tengo razón, están tratando de usar "supercondensadores" en autos eléctricos.

— Anonymous Penguin

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Como otros han mencionado, 1 faradio es 1 coulomb por 1 voltio. Pero la madriguera del conejo es más profunda: la pregunta es: ¿por qué 1 coulomb es lo que es y por qué es 1 voltio lo que es?

Seguir esta madriguera de conejo hasta el fondo eventualmente nos llevará a las 7 unidades SI básicas, que son unidades de medida para los 7 atributos físicos de nuestro mundo: distancia, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de una sustancia y intensidad luminar Son como axiomas en las matemáticas. A partir de aquí, otras unidades se definen en términos de estos. Entonces voltio = (kilogramo metro metro) / (amperio segundo segundo segundo). Mientras tanto, coulomb = ampere * segundo. Notarás que 1 de una unidad derivada se expresa en términos de 1 de una unidad base.

Entonces, en última instancia, 1 faradio es tan grande porque las unidades base son muy grandes, al menos en relación con el tamaño de los componentes electrónicos en la actualidad, donde colocamos miles de millones de transistores en varios milímetros cuadrados.

— thinkki
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Porque encaja con todas las otras unidades (SI) que tenemos. 1 faradio es 1 coulomb por voltio. Sucede que 1 coulomb es ... mucha carga.

— Ignacio Vazquez-Abrams
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Digámoslo de otra manera; permite la fórmula

f = \frac{1}{2 π R C}

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

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Sería bueno saber por qué las otras unidades SI (es decir, coloumb) son tan grandes entonces. ¿Es la definición de amperio, carga o voltaje?

— Macke

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@Macke 1 coulomb es 1 amperio × 1 segundo.

— Random832

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@Macke: Un segundo es una buena unidad para una escala de tiempo perceptible para los humanos, pero es enorme en relación con la cantidad de tiempo que un condensador típico puede suministrar lo que hubiera sido una cantidad de corriente razonablemente medible.

— supercat

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Porque 1 amperio es una unidad tan grande en comparación con la cantidad de corriente que usamos normalmente. Debido a que 1 segundo es una unidad tan grande en comparación con las frecuencias de audio y RF que normalmente usamos.

Si normalmente usa corrientes mucho más pequeñas que 1A, por períodos mucho más cortos que 1 segundo, y no tiene mucho dinero para desperdiciar o mucho espacio para desperdiciar, puede usar condensadores mucho más pequeños que 1F.

Por otro lado, si quisieras hacer energía eléctrica, en lugar de radio electrónica, 1F no es muy grande. Aquí hay un comunicado de prensa reciente sobre un condensador de 400F. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx , y tenga en cuenta que la característica especial es que no es más grande que una baraja de cartas.

— david
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400F con el tamaño de una baraja de cartas no es de ninguna manera una gran capacidad en un paquete pequeño. Hay condensadores en el rango de kiloFaradios y superiores, que son mucho más pequeños. Sin embargo, operan con voltajes muy pequeños.

— vsz

@vsc La energía almacenada es proporcional al voltaje al cuadrado, por lo que no es sorprendente.

— Starblue

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

— starblue

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Las unidades SI para electricidad encajan con las unidades SI para todo lo demás. La relación se vuelve clara si nos fijamos en la definición de un julio:

J = N \cdot m = W \cdot s

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

Tenga en cuenta que tiene unidades mecánicas que naturalmente consideraría unidades mecánicas (newtons, metros) y unidades eléctricas (vatios). Podemos dividirlo en unidades más básicas:

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

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

O podemos expandir los vatios a unidades más básicas, pero aún eléctricas:

J = V \cdot A \cdot s

$J = V \cdot A \cdot s$

Y ahora tiene voltios y amperios, por los cuales se puede definir el faradio:

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

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

Si analiza esto cuidadosamente, notará que un julio es un vatio-segundo, y un vatio es una relación de corriente y voltaje, pero esa relación no está definida. Es por eso que el amperio es una unidad base SI , definida como

El amperio es esa corriente constante que, si se mantiene en dos conductores paralelos rectos de longitud infinita, de sección transversal circular insignificante, y se coloca a 1 metro de distancia en vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 × 10−7 newton por Metro de longitud.

Entonces, si quieres culpar a algo por el faradio que es tan grande, culpa al amperio. O culpe a las otras unidades de base del SI a las que hace referencia su definición, el segundo, metro o kilogramo (indirectamente, por el newton).

— Phil Frost
fuente

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No tiene nada que ver con Faraday. Es una definición.

De Wikipedia :

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

Algebraico manipulado:

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

Y en términos de $i_c(t)=C\dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}$ .

Expresado algebraicamente:

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

— Matt Young
fuente