単位系
ファラッド
1ファラッドのスーパーキャパシタ。背面の目盛りはインチ（上）とセンチメートル（下）です。
一般情報
単位系SI
単位静電容量
記号F
由来マイケル・ファラデー
変換
1 Fは……に等しい…
   SI基本単位   kg −1 ⋅ m −2 ⋅ s 4 ⋅ A 2

The farad (symbol: F) is the unit of electrical capacitance, the ability of a body to store an electrical charge, in the International System of Units (SI), equivalent to 1 coulomb per volt (C/V).[1] It is named after the English physicist Michael Faraday (1791–1867). In SI base units 1 F = 1 kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2.

定義

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コンデンサの静電容量は、 1クーロンの電荷が極板間の電位を1ボルト変化させるとき、1ファラッドです。[ 1 ] [ 2 ]同様に、1ファラッドは、1ボルトの電位差に1クーロンの電荷を蓄える静電容量と説明できます。[ 3 ]

静電容量、電荷、電位差の関係は直線的です。たとえば、コンデンサ両端の電位差が半分になると、そのコンデンサに蓄えられる電荷量も半分になります。

ほとんどの用途において、ファラッドは実用的ではないほど大きな静電容量の単位です。ほとんどの電気および電子用途は、以下のSI接頭辞でカバーされています。

  • 1 mF（ミリファラッド、1ファラッドの1000分の1（10の-3乗））= 0.001 F = 1 000  μF = 1 000 000 000  pF
  • 1μF（マイクロファラッド、1ファラッドの100万分の1（10の-6乗））= 0.000 001 F = 1 000  nF = 1 000 000  pF
  • 1nF（ナノファラッド、1ファラッドの10億分の1（10の-9乗））= 0.000 000 001 F = 0.001μF = 1 000  pF
  • 1 pF（ピコファラッド、1ファラッドの1兆分の1（10の-12乗）） = 0.000 000 000 001 F = 0.001 nF

等式

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ファラッドは、国際単位系の7つの基本単位のうち、キログラム（kg）、メートル（m）、秒（s）、アンペア（A）の4つに基づいた組立単位です

SI単位系の組み合わせで表すと、ファラッドは

ここで、F = ファラド、s =秒、C =クーロン、 V =ボルト、W =ワット、J =ジュール、N =ニュートン、Ω =オーム、Hz =ヘルツ、S =ジーメンス、H =ヘンリー、A =アンペア。[ 4 ]

歴史

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「ファラド」という用語は、1861年にラティマー・クラークとチャールズ・ブライトによって、マイケル・ファラデーに敬意を表して電荷量の単位として造られました[ 5 ]。1873年までにファラドは静電容量の単位となりました[ 6 ] 。 1881年、パリで開催された国際電気会議において、ファラドという名称が電気容量の単位として正式に使用されました[ 7 ] [ 8 ] 。

説明

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さまざまな種類のコンデンサの例

コンデンサは一般的に、プレートと呼ばれる2つの導電面と、通常誘電体と呼ばれる絶縁層によって分離された構造です。コンデンサの起源は18世紀に開発されたライデン瓶です。プレートに電荷が蓄積されることで静電容量が生じます。現代のコンデンサは、さまざまな製造技術と材料を用いて製造されており、電子機器の用途で使用されるフェムトファラッドからファラッドまでの非常に幅広い静電容量値と、最大定格電圧が数ボルトから数キロボルトに 及びます

コンデンサの値は通常、 SI単位の接頭辞であるファラッド（F）、 マイクロファラッド（μF）、ナノファラッド（nF）、ピコファラッド（pF）で指定されます。[ 9 ]ミリファラッド（mF）は実際にはほとんど使用されません。たとえば、4.7 mF（0.0047 F）の静電容量は、4 700  μFと表記されます。ナノファラッド（nF）は、米国よりもヨーロッパでよく使用されます。[ 10 ]市販のコンデンサのサイズは、約0.1 pFから5 000 F（5 kF）のスーパーキャパシタまでの範囲です。高性能集積回路の寄生容量は、フェムトファラッド（1 fF = 0.001 pF = 10  高性能試験装置では、数十アトファラッド（1 aF = 10 -18  F）のオーダーの静電容量の変化を検出できます。 [ 11 ]

0.1 pFは、電子設計で一般的に使用されるコンデンサの最小値です。これより小さい容量では、他の部品、配線、またはプリント基板の寄生容量が支配的になるためです。1 pF以下の容量値は、2本の短い絶縁電線を撚り合わせることで実現できます。[ 12 ] [ 13 ]

地球の電離層の地面に対する容量は約1 Fと計算されています。[ 14 ]

非公式および廃止された用語

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ピコファラッド（pF）は、「テンパフコンデンサ」のように、口語的に「パフ」または「ピック」と発音されることがあります。[ 15 ]同様に、「マイク」（「マイク」と発音）は、マイクロファラッドを表すために非公式に使用されることがあります。

非標準的な略語が以前からよく使用されていますファラドは「f」、「fd」、「Fd」と略記されてきた。接頭辞「micro-」については、ギリシャ語の小文字「μ」や旧来のマイクロ記号「μ」が使用できない場合（タイプライターなど）、あるいは入力が不便な場合、混同のリスクは少なく、見た目が似た「u」や「U」に置き換えられることが多い。また、似た発音の「M」や「m」[要出典]に置き換えられることもあったが、Mは正式には1,000,000を表し、mは1/1000を表すことが多いため、混乱を招く可能性がある。1960年以前の文献、および最近までコンデンサのパッケージでは、「マイクロファラド」は現代の「μF」ではなく「mf」 [要出典]または「MFD」と略記されていた。1940年のラジオシャックのカタログには、すべてのコンデンサの定格が0.000005 Mfdから始まる「Mfd.」で記載されていた。 (5 pF) から 50 Mfd. (50 μF) まで。[ 16 ]

「マイクロマイクロファラッド」または「マイクロマイクロファラッド」は、古い文献やラベルに見られる廃止された単位で、非標準のメートル法の二重接頭辞が含まれています。ピコファラッド (pF) と完全に同等です。μμF、uuF、または（紛らわしいですが）「mmf」[要出典]、「MMF」、または「MMFD」と略されます。

廃止または廃止された静電容量の単位または略語の概要：（大文字と小文字の違いは示されていません）

  • μF (マイクロファラッド) = mf、mfd、uf
  • pF (ピコファラッド) = mmf、mmfd、pfd、μμF

U+3332 ㌲ SQUARE HUARADDOは、日本語の縦書きテキスト用のファラッド（日本語で「ファラッド」）の正方形バージョンです。以前の文字セットとの互換性のためにUnicodeに含まれています。

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静電容量の逆数は電気弾性と呼ばれ、その（非標準、非SI）単位はダラフです。[ 17 ]

CGS単位

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アブファラッド（略称abF）は、109ファラド（1ギガファラド、GF）に相当します。 [ 18 ]

スタットファラッド（略称：statF）は、 1スタットクーロンの電荷を1スタットボルトの電位差にかけたコンデンサの静電容量に相当する、めったに使用されないCGS単位です。1/(10⁻⁴c⁻)ファラッド、約1.1126ピコファラッドです。 より一般的には、スタットファラッドに等しいセンチメートル（cm）が使用されます。

注記

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  1. ^ a b 国際単位系（SI）（第8版）。国際度量衡局（国際度量衡委員会）。2006年。144ページ。
  2. ^ 「ファラッド｜定義、記号、および事実｜ブリタニカ」。www.britannica.com。2022年7月25日閲覧
  3. ^ Peter MB Walker編（1995年）。科学技術辞典。ラルース。ISBN 0752300105。
  4. ^ 国際単位系（SI）（第9版）. 国際度量衡局. 2019年. 138ページ.
  5. ^ ブライトとクラークは、様々な電気量の単位の名称として、電圧には「オーム」、電荷には「ファラッド」、電流には「ガルバット」、抵抗には「ボルト」を提案しました。参照：
    • ラティマー・クラークとサー・チャールズ・ブライト（1861年）「電気量と抵抗の標準の形成について」、 英国科学振興協会第31回会議報告書（イギリス、マンチェスター、1861年9月）、数学と物理学のセクション、37-38ページ
    • ラティマー・クラークとサー・チャールズ・ブライト（1861年11月9日）「電気量と抵抗の測定」『 The Electrician』1（1）：3-4。
  6. ^ W・トムソン卿他 (1873)「力学的および電気的単位の選択と命名に関する委員会の第一報告書」、 第43回英国科学振興協会会議報告書（ブラッドフォード、1873年9月）、222～225ページ。223ページより：「元の標準コイルで表される『オーム』は、約10⁻CGS単位の抵抗です。『ボルト』は約10⁻CGS単位の起電力です。そして『ファラッド』は、約1/10⁻CGS単位の容量です。」
  7. ^ (匿名) (1881年9月24日)「電気会議」、 The Electrician、 7 : 297。297ページより：「7. ファラッドという名称は、1クーロンが1ファラッドで1ボルトになるという条件で定義される容量に与えられる。」
  8. ^ タンブリッジ、ポール (1992). 『ケルビン卿：電気測定と単位への影響』 ロンドン：ペレグリナス。26、39 ～ 40ページ。ISBN   97808634123702015年5月5日閲覧。
  9. ^ ブラガ、ニュートン C. (2002). 『ロボティクス、メカトロニクス、そして人工知能』ニューネス。21ページ。ISBN   0-7506-7389-32008年9月17日閲覧。一般的な測定単位は、0.000,001°Fを表すマイクロファラッド（μF）、0.000,000,001°Fを表すナノファラッド（nF）、0.000,000,000,001°Fを表すピコファラッド（pF）です
  10. ^ Platt, Charles (2009). Make: Electronics: Learning Through Discovery . O'Reilly Media. p. 61. ISBN 9781449388799. 2014年7月22日閲覧。ナノファラッドも使用されており、米国よりもヨーロッパで多く使用されています。
  11. ^ Gregorian, Roubik (1976). Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing . John Wiley & Sons. p. 78.
  12. ^ Pease, Bob (1993年9月2日). "What's All This Femtoampere Stuff, Anyhow?" . Electronic Design . 2013年3月9日閲覧。
  13. ^ Pease, Bob (2006年12月1日). "What's All This Best Stuff, Anyhow?" . Electronic Design . 2013年3月9日閲覧
  14. ^ Williams, LL (1999年1月). 「晴天時の大気の電気的特性と移動物体における観測可能な放電の可能性」(PDF) . 2016年12月21日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年8月13日閲覧。
  15. ^ 「Puff」 . Wolfram Research . 2009年6月9日閲覧。
  16. ^ 「1940 Radio Shack Catalog - Page 54 - Condensers」 . radioshackcatalogs.com . 2017年7月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年7月11日閲覧。
  17. ^ 「Daraf」 . Webster's Online Dictionary. 2011年10月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年6月19日閲覧。
  18. ^ Graf, Rudolf F. (1999). Modern Dictionary of Electronics . Newnes. p. 1. ISBN 97800805119862016年4月15日閲覧。
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