Farad – Unità di Capacità
La capacità è definita come la capacità di immagazzinare una carica elettrica ed è simboleggiata dalla lettera maiuscola C. Qualsiasi coppia di conduttori separati da un isolante (o un vuoto) forma un condensatore. Sono comunemente riconosciute due nozioni strettamente correlate di capacità: l’autocapacità e la capacità reciproca.
Farad – Unità di Capacità
L’unità SI di capacità è il coulomb per volt. Questa unità si verifica così frequentemente che le è stato dato un nome speciale, il farad (F).
1 farad = 1 F = 1 coulomb per volt = 1 C/V
Come vedrete, il farad è un’unità molto grande. I sottomultipli del farad, come il microfarad e il picofarad, sono unità più convenienti nella pratica.
Formula della Capacità
Ad esempio, la capacità di piastre metalliche piatte e parallele di area A e separazione d è data dall’espressione sottostante:
La permittività è spesso rappresentata dalla permittività relativa εr o κ, che è il rapporto tra la permittività assoluta ε e la permittività del vuoto ε0.
εr = κ = ε/ε0
Un Farad
Un farad di capacità è un’unità relativamente grande di capacità, e non si trova comunemente nella maggior parte dei circuiti elettronici. Un condensatore con una capacità di un farad può immagazzinare un coulomb (C) di carica per ogni volt di differenza di potenziale tra le sue piastre.
Per darvi un’idea di quanto sia grande un farad, considerate i seguenti esempi:
- Un tipico piccolo condensatore ceramico utilizzato in elettronica potrebbe avere una capacità di circa 0,1 microfarad (µF), che è un decimilionesimo di un farad.
- Un tipico condensatore elettrolitico utilizzato nei circuiti di alimentazione potrebbe avere una capacità di alcune centinaia o migliaia di microfarad (µF), che è ancora molti ordini di grandezza inferiore a un farad.
- Un supercondensatore o ultracapacitore, che è un tipo di condensatore ad alta capacità utilizzato in alcune applicazioni di immagazzinamento energetico, potrebbe avere
una capacità di diversi farad o addirittura decine di farad.In sintesi, un farad di capacità è un’unità relativamente grande di capacità, e i condensatori con capacità nell’ordine dei farad sono tipicamente utilizzati solo in applicazioni specializzate. La maggior parte dei circuiti elettronici utilizza condensatori con capacità nell’ordine del microfarad o del picofarad.
Esempio
Supponiamo di avere un condensatore con le seguenti specifiche:
- Capacità (C): 100 microfarad (µF)
- Tensione (V): 50 volt (V)
- Distanza (d): 0,5 millimetri (mm)
- Area (A): 10 centimetri quadrati (cm²)
Ciò significa che il condensatore può immagazzinare fino a 100 microcoulomb (µC) di carica per ogni volt di differenza di potenziale tra le sue piastre. La massima tensione che il condensatore può sopportare senza rompersi è di 50 volt. La distanza tra le piastre è di 0,5 millimetri, il che significa che la capacità del condensatore è inversamente proporzionale a questa distanza – più le piastre sono vicine, maggiore è la capacità. Infine, l’area di ciascuna piastra è di 10 centimetri quadrati, il che significa che la capacità del condensatore è direttamente proporzionale a quest’area – più l’area è grande, maggiore è la capacità.
Conclusione
Il farad, unità di misura della capacità, gioca un ruolo cruciale nella comprensione e nel progetto di circuiti elettronici. La sua applicazione varia significativamente a seconda delle esigenze specifiche, dalla microscala dei picofarad alla scala maggiore dei supercondensatori. Comprendere il farad e le sue sottomultipli è fondamentale per gli ingegneri elettronici e gli appassionati di elettronica.
