Warum ist die Kapazitätseinheit so groß?

Die meisten Kondensatoren liegen im µF-, nF- und pF-Bereich. Ich weiß, dass es einige besondere gibt, die so hoch hinaus gehen, aber zu der Zeit, als es Faraday gab und die Einheit nach ihm benannt war, hatten sie so etwas nicht. Warum ist die Einheit so groß, wenn wir selten Caps mit einem so hohen Wert verwenden?

Wie andere erwähnt haben, ist 1 Farad 1 Coulomb pro 1 Volt. Aber das Kaninchenloch geht tiefer - die Frage wird dann, warum 1 Coulomb ist, was es ist, und warum 1 Volt ist, was es ist?

Wenn wir diesem Kaninchenbau nach unten folgen, gelangen wir schließlich zu den 7 Basis - SI - Einheiten, die Maßeinheiten für die 7 physikalischen Eigenschaften unserer Welt sind: Entfernung, Masse, Zeit, elektrischer Strom, thermodynamische Temperatur, Stoffmenge und Lichtstärke. Sie sind wie Axiome in der Mathematik. Von hier aus werden andere Einheiten in Bezug auf diese definiert. Also volt = (kilogramm meter meter) / (ampere sekunde sekunde sekunde). Inzwischen Coulomb = Ampere * Sekunde. Sie werden feststellen, dass 1 einer abgeleiteten Einheit als 1 einer Basiseinheit ausgedrückt wird.

Letztendlich ist also 1 Farad so groß, weil die Basiseinheiten so groß sind, zumindest im Verhältnis zu den Größen elektronischer Komponenten, bei denen wir heute Milliarden von Transistoren auf mehrere Quadratmillimeter bringen.

Weil es zu allen anderen (SI-) Einheiten passt, die wir haben. 1 Farad entspricht 1 Coulomb pro Volt. Es ist einfach so, dass 1 Coulomb ... eine Menge Ladung ist.

Weil 1 Ampere eine Einheit ist, die so groß ist wie der Strom, den wir normalerweise verbrauchen. Da 1 Sekunde im Vergleich zu den normalerweise verwendeten Audio- und HF-Frequenzen eine so große Einheit ist.

Wenn Sie normalerweise Ströme verwenden, die viel kleiner als 1A sind, für Zeiträume, die viel kürzer als 1 Sek. Sind, und nicht viel Geld verschwenden oder viel Platz verschwenden müssen, können Sie Kondensatoren verwenden, die viel kleiner als 1 F sind.

Auf der anderen Seite ist 1F nicht sehr groß, wenn Sie anstelle von Funkelektronik elektrische Energie erzeugen möchten. Hier ist eine aktuelle Pressemitteilung zu einem 400F-Kondensator. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx - und beachten Sie, dass das Besondere daran ist, dass es nicht größer als ist ein Kartenspiel.

Die SI-Einheiten für Strom passen zu den SI-Einheiten für alles andere. Die Beziehung wird klar, wenn man sich die Definition eines Joule ansieht:

Beachten Sie, dass es sowohl mechanische Einheiten (Newton, Meter) als auch elektrische Einheiten (Watt) gibt. Wir können es in grundlegendere Einheiten aufteilen:

Oder wir können Watt auf einfachere, aber immer noch elektrische Einheiten erweitern:

Und jetzt haben Sie Volt und Ampere, mit denen der Farad definiert werden kann:

Wenn Sie dies sorgfältig analysieren, werden Sie feststellen, dass ein Joule eine Wattsekunde ist und ein Watt ein gewisses Verhältnis von Strom und Spannung ist, dieses Verhältnis jedoch undefiniert ist. Aus diesem Grund ist das Ampere eine SI-Basiseinheit , definiert als

Das Ampere ist der konstante Strom, der, wenn er in zwei geraden parallelen Leitern unendlicher Länge mit vernachlässigbarem kreisförmigem Querschnitt und in einem Abstand von 1 Meter im Vakuum gehalten wird, zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2 × 10−7 Newton pro erzeugt Meter Länge.

Wenn Sie also etwas dafür verantwortlich machen möchten, dass der Farad so groß ist, geben Sie dem Ampere die Schuld. Oder beschuldigen Sie die anderen SI-Basiseinheiten, auf die durch ihre Definition verwiesen wird, die Sekunde, den Zähler oder das Kilogramm (indirekt durch den Newton).

Es hat nichts mit Faraday zu tun. Es ist eine Definition.

Aus Wikipedia :

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

Algebraisch manipuliert:

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

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

Algebraisch ausgedrückt:

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