فاراد (Farad - F)، در فیزیک (Physics)
انواع واحدها (Unit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
فاراد (Farad - F) :
Farad (فاراد) یکای ظرفیت خازنی در سیستم بین المللی (SI) است. این واحد به نام مایکل فارادی، دانشمند بریتانیایی و کاشف القای الکترومغناطیسی، نام گذاری شده است. یک فاراد برابر است با ظرفیت خازنی که با ذخیره یک کولن بار، اختلاف پتانسیل یک ولت بین صفحات آن ایجاد شود:
\[ 1\,\text{F} = 1\,\text{C}/\text{V} \].
خازن وسیله ای است که می تواند بار الکتریکی و در نتیجه انرژی را در خود ذخیره کند. ظرفیت خازن به ابعاد، فاصله صفحات و جنس دی الکتریک بستگی دارد.
یک فاراد واحد بسیار بزرگی است. در عمل، خازن های معمولی ظرفیت هایی در حد میکروفاراد (μF = 10⁻⁶ F)، نانوفاراد (nF = 10⁻⁹ F) و پیکوفاراد (pF = 10⁻¹² F) دارند.
ظرفیت یک خازن تخت با مساحت صفحات A، فاصله d و ثابت دی الکتریک κ:
\[ C = \kappa \epsilon_0 \frac{A}{d} \]، که
\[ \epsilon_0 \]تراوایی خلأ است.
\[ C = \frac{Q}{V} \qquad U = \frac{1}{2}CV^2 \]خازن ها در مدارهای الکتریکی برای صاف کردن ولتاژ، فیلتر کردن سیگنال ها، ذخیره انرژی (مثلا در فلاش دوربین) و کوپل کردن مدارها به کار می روند.
انرژی ذخیره شده در یک خازن با ظرفیت C که به ولتاژ V وصل شده، برابر با
\[ U = \frac{1}{2}CV^2 \]است.
مثال: یک خازن ۱۰۰۰ میکروفارادی (۰.۰۰۱ F) با ولتاژ ۱۰۰ ولت، انرژی U = 0.5 × 0.001 × 100² = 5 ژول ذخیره می کند. ابرخازن ها (supercapacitors) می توانند ظرفیت چند فاراد تا چند هزار فاراد داشته باشند.
در جریان متناوب، خازن مقاومتی به نام راکتانس خازنی از خود نشان می دهد:
\[ X_C = \frac{1}{2\pi f C} \]که بر حسب اهم است.
فاراد در فیزیک برای بیان ظرفیت خازن های کوانتومی و نانوساختارها نیز به کار می رود.
