Uppkallad efter vetenskapsmannen Michael Faraday från England, är farad en enhet av elektrisk kapacitans. Om en enhet som kallas en kondensator lagrar en laddning på 1 coulomb vid en potentialskillnad på 1 volt över sina plattor, är det en en-farad kondensator. Denna enhet är faktiskt för stor för de flesta praktiska tillämpningar. Typiska kondensatorer faller inom intervallet millifarad (10-3) till mikrofarad (10-6) till picofarad (10-12). Farad som enhet är så stor eftersom coulomb, som används för att definiera farad, själv är stor – 1 coulomb=1 ampere-sekund.
Måttenheter som inkluderar farad kallas International System of Units eller SI-enheter och är metriskt baserade. Grundläggande SI-enheter inkluderar mätaren, kilogram och tvåan. Andra enheter som används i detta system inkluderar joule för energi och arbete, ohm för motstånd, newton för kraft och Henry för induktans. Tillsammans med farad används alla dessa elektriska storheter i viktiga matematiska uttryck. Det är omöjligt att diskutera vad en farad är utan att diskutera arten av och tillämpningarna för kondensatorn.
En kondensator med parallella plattor är den enklaste designen för att illustrera de grundläggande parametrarna för kapacitans. Denna egenskap relaterar direkt till plattornas yta och är omvänt proportionell mot avståndet mellan dessa plattor. Proportionalitet beror på mediet mellan plattorna och en kvalitet som det har som kallas ”permittivitet”, vilket är måttet på motståndet mot ett elektriskt fält som materialet mellan plattorna stöder eller tillåter.
Det matematiska sambandet är C=kε0A/d. I denna ekvation är utrymmets permittivitet ”ε0” vilket motsvarar 8.854*10-12 farad/meter. Plattornas yta i kvadratmeter representeras av ”A” och ”d” är antalet meter mellan dem. Konstant k är den relativa permittiviteten för det faktiska materialet mellan plattorna, oavsett om det är luft, en keramik, olja eller något annat ämne. Som ett exempel, om en kondensator med parallella plattor har plattor med en yta på 1 kvadratmeter vardera, och avståndet mellan dem är 0.001 meter, och permittiviteten, k, är 1.07, då är kapacitansen 9,474 XNUMX picofarads.
Tillämpningar för kondensatorer inkluderar likströmsblockering, signalfiltrering, för elektrisk urladdning, för att begränsa transientstorlek och för att koppla två kretsar. För denna sista applikation kan kondensatorer användas tillsammans med spolar för att ställa in en specifik induktans. Detta kallas en LC-krets, ibland en avstämd eller resonanskrets, och i kombination med en resistans eller impedans kallas det en ”RLC”-krets. Det begränsar signalöverföringen från en mer komplex signal till en viss frekvens. Sådana kretsar används i tv-mottagning.