ทำไมยูนิตสำหรับความจุจึงใหญ่มาก?

36

ตัวเก็บประจุส่วนใหญ่อยู่ในช่วง µF, nF และ pF ฉันรู้ว่ามีบางสิ่งที่พิเศษซึ่งสูงขนาดนั้น แต่ในช่วงเวลาที่ฟาราเดย์อยู่ใกล้และหน่วยได้รับการตั้งชื่อตามเขาพวกเขาไม่มีสิ่งนั้น ทำไมเครื่องถึงมีขนาดใหญ่ถ้าเราไม่ค่อยใช้ตัวพิมพ์ใหญ่ที่มีค่าสูง

capacitor

— Skyler
แหล่งที่มา

11

สำหรับนักฟิสิกส์อนุภาคเบื้องต้นเครื่องวัดและเครื่องที่สองเป็นหน่วยมหาศาล มันเป็นเรื่องของบริบท สำหรับวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ mA และ uA เป็นเรื่องปกติ สำหรับวิศวกรไฟฟ้า kA และ MA เป็นเรื่องธรรมดา

— อัลเฟรด Centauri

2

หน่วยที่คุณกำลังพูดถึงไม่ได้ถูกนิยามอย่างที่เรารู้ในขณะนี้จนกระทั่งกว่าทศวรรษที่ผ่านมาการตายของ Farady ( ที่มา ) หน่วยที่ได้รับการตั้งชื่อตามบุคคลจะได้รับมอบหมายโดยทางอ้อม

— Warren Young

4

เขาเป็นยักษ์ในเวลาของเขา เราหวังว่าจะมีมูลค่า uF เท่านั้นในวันนี้ ;-) เหมือน fE (femto einsteins)

— 6972

1

... และคุณต้องการหน่วยสำหรับตัวเก็บประจุที่ใหญ่กว่านั้น ถ้าฉันถูกพวกเขากำลังพยายามใช้ "supercapacitors" ในรถยนต์ไฟฟ้า

— ไม่ระบุชื่อเพนกวิน

13

ดังที่คนอื่น ๆ พูดถึง 1 farad คือ 1 คูลอมบ์ต่อ 1 โวลต์ แต่หลุมกระต่ายลึกลงไป - คำถามก็จะกลายเป็นว่าทำไมคือ 1 คูลอมบ์มันคืออะไรและทำไม 1 โวลต์มันคืออะไร?

การติดตามหลุมกระต่ายนี้ไปที่ด้านล่างในที่สุดก็จะนำเราไปสู่หน่วย SI พื้นฐาน 7 หน่วยซึ่งเป็นหน่วยวัดสำหรับ 7 คุณลักษณะทางกายภาพของโลกของเรา: ระยะทางมวลเวลากระแสไฟฟ้าอุณหภูมิอุณหพลศาสตร์จำนวนสารและ ความเข้มของแสง พวกมันเหมือนสัจพจน์ในคณิตศาสตร์ จากที่นี่หน่วยอื่น ๆ จะถูกกำหนดในแง่ของสิ่งเหล่านี้ ดังนั้นโวลต์ = (กิโลกรัมเมตรเมตร) / (แอมป์วินาทีวินาทีวินาที) ในขณะเดียวกัน coulomb = แอมแปร์ * วินาที คุณจะสังเกตเห็นว่า 1 ของหน่วยที่ได้รับนั้นแสดงในรูปของหน่วยพื้นฐาน 1 หน่วย

ดังนั้นในที่สุด 1 ฟาราด์จึงมีขนาดใหญ่มากเพราะหน่วยฐานมีขนาดใหญ่อย่างน้อยเมื่อเทียบกับขนาดของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันที่เราใส่ทรานซิสเตอร์หลายพันล้านชิ้นเข้ากับหลายตารางมิลลิเมตร

— thinkski
แหล่งที่มา

38

เพราะมันสอดคล้องกับหน่วยอื่น ๆ ทั้งหมด (SI) ที่เรามี 1 farad คือ 1 คูลอมบ์ต่อโวลต์ มันเกิดขึ้นเพียงอย่างเดียวนั่นคือคูลอมบ์ 1 ลูก ... มีค่าใช้จ่ายมากมาย

— Ignacio Vazquez-Abrams
แหล่งที่มา

3

ลองอีกวิธีกัน มันช่วยให้สูตรสามารถทำงานร่วมกับปัจจัยการแปลงที่ลึกลับได้

f = \frac{1}{2 π R C}

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

— Kaz

4

มันคงจะดีถ้าได้ยินว่าทำไมหน่วย SI อื่น ๆ (เช่น coloumb) นั้นใหญ่มาก คำจำกัดความของแอมป์ประจุหรือแรงดันคืออะไร

— Macke

2

@Macke 1 coulomb คือ 1 แอมแปร์× 1 วินาที

— Random832

3

@Macke: วินาทีนั้นเป็นหน่วยที่ดีสำหรับช่วงเวลาที่มนุษย์รับรู้ได้ แต่มันใหญ่มากเมื่อเทียบกับระยะเวลาที่ตัวเก็บประจุทั่วไปสามารถจัดหาสิ่งที่จะเป็นกระแสที่สามารถวัดได้อย่างสมเหตุสมผล

— supercat

20

เนื่องจาก 1 แอมป์เป็นหน่วยที่มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับปริมาณของกระแสที่เราใช้ตามปกติ เนื่องจาก 1 วินาทีเป็นหน่วยที่มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับความถี่เสียงและความถี่ที่เราใช้ตามปกติ

ถ้าโดยปกติคุณใช้กระแสน้อยกว่า 1A เป็นระยะเวลาสั้นกว่า 1 วินาทีและไม่มีเงินจำนวนมากไปเสียหรือมีพื้นที่เหลือเฟือให้เสียคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุที่เล็กกว่า 1F ได้มาก

ในทางตรงกันข้ามถ้าคุณต้องการทำพลังงานไฟฟ้าแทนที่จะเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุ 1F นั้นไม่ใหญ่มาก นี่คือข่าวประชาสัมพันธ์ล่าสุดเกี่ยวกับตัวเก็บประจุ 400F http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx - และโปรดทราบว่าคุณลักษณะพิเศษคือไม่ใหญ่กว่า สำรับไพ่

— david
แหล่งที่มา

2

400F ที่มีขนาดของการ์ดเป็นความจุขนาดใหญ่ในแพ็คเกจขนาดเล็ก มีตัวเก็บประจุในช่วงกิโลฟาเรดและสูงกว่าซึ่งเล็กกว่ามาก อย่างไรก็ตามมันทำงานกับแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กมาก

— vsz

@vsc Energy ที่เก็บไว้เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้ากำลังสองจึงไม่แปลกใจ

— starblue

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

— starblue

3

หน่วย SI สำหรับไฟฟ้าสอดคล้องกับหน่วย SI สำหรับทุกอย่างอื่น ความสัมพันธ์จะชัดเจนหากคุณดูคำจำกัดความของจูล:

J = N \cdot m = W \cdot s

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

โปรดสังเกตว่ามันมีทั้งหน่วยเชิงกลที่คุณจะต้องคำนึงถึงเชิงกล (นิวตันเมตร) และหน่วยไฟฟ้า (วัตต์) เราสามารถแบ่งมันออกเป็นหน่วยพื้นฐานอื่น ๆ :

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

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

หรือเราสามารถขยายวัตต์ให้เป็นแบบธรรมดา แต่ยังคงใช้ไฟฟ้า:

J = V \cdot A \cdot s

$J = V \cdot A \cdot s$

และตอนนี้คุณมีโวลต์และแอมป์โดยที่ฟาร์ดสามารถกำหนดได้:

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

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

หากคุณวิเคราะห์อย่างระมัดระวังคุณจะสังเกตเห็นว่าจูลคือวัตต์วินาทีและวัตต์คืออัตราส่วนของกระแสและแรงดัน แต่อัตราส่วนนั้นไม่ได้กำหนดไว้ นี่คือสาเหตุที่แอมแปร์เป็นหน่วยพื้นฐานของ SIซึ่งนิยามเป็น

แอมแปร์คือกระแสคงที่ซึ่งหากเก็บรักษาไว้ในตัวนำคู่ขนานที่มีความยาวไม่สิ้นสุดของรูปตัดขวางแบบวงกลมเล็กน้อยและวางห่างกัน 1 เมตรในสุญญากาศจะสร้างแรงระหว่างแรงตัวนำเท่ากับ 2 × 10−7 นิวตันต่อ ความยาวเมตร

ดังนั้นหากคุณต้องการตำหนิบางสิ่งสำหรับฟาราด์ที่มีขนาดใหญ่มากให้โทษแอมป์ หรือตำหนิหน่วยฐาน SI อื่น ๆ ที่อ้างอิงโดยคำจำกัดความหน่วยวินาทีหน่วยเมตรหรือกิโลกรัม (โดยอ้อมโดยนิวตัน)

— Phil Frost
แหล่งที่มา

1

มันไม่เกี่ยวอะไรกับฟาราเดย์ มันเป็นคำจำกัดความ

จากWikipedia :

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

จัดการพีชคณิต:

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

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

แสดงพีชคณิต:

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

— แมตต์ยัง
แหล่งที่มา