La mayoría de los capacitores están en el rango de µF, nF y pF. Sé que hay algunos especiales que llegan hasta ese valor, pero en la época en que Faraday estaba vivo, y la unidad fue bautizada en su honor, no existía algo así. ¿Por qué la unidad es tan grande si raramente usamos capacitores con un valor tan alto?
Vamos a ponerlo de otra manera; permite que la fórmula \$f = \frac{1}{2\pi RC}\$ funcione con cualquier factor de conversión misterioso.
Sería interesante saber por qué las otras unidades del SI (es decir, el culombio) son tan grandes. ¿Es la definición de amperio, carga o voltaje?
Porque 1 Amperio es una unidad tan grande en comparación con la cantidad de corriente que normalmente usamos. Porque 1 segundo es una unidad tan grande en comparación con las frecuencias de audio y rf que normalmente usamos.
Si normalmente usas corrientes mucho más pequeñas que 1A, durante períodos mucho más cortos que 1 segundo, y no tienes mucho dinero que desperdiciar o mucho espacio que desperdiciar, puedes usar capacitores mucho más pequeños que 1F.
Por otro lado, si quisieras hacer energía eléctrica, en lugar de electrónica de radio, 1F no es muy grande. Aquí tienes un comunicado de prensa reciente sobre un capacitor de 400F. http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/5290/Is-it-a-battery-No-its-a-Supercap.aspx -- y ten en cuenta que la característica especial es que no es más grande que una baraja de cartas.
400F con el tamaño de una baraja de cartas no es en absoluto una gran capacitancia en un pequeño paquete. Hay capacitores en el rango de kiloFaradios y superiores, que son mucho más pequeños. Sin embargo, operan con voltajes muy bajos.
@vsc La energía almacenada es proporcional al cuadrado del voltaje, así que no es sorprendente.
1kWh, 300kW, 477kg, 1900x950x455: bombardier.com/es/transportation/sustainability/technology/…
Como otros han mencionado, 1 faradio es 1 culombio por 1 voltio. Pero la madriguera de conejo va más profundo -- la pregunta entonces se convierte en por qué es 1 culombio lo que es, y por qué es 1 voltio lo que es?
Siguiendo esta madriguera de conejo hasta el fondo eventualmente nos llevará a las 7 unidades base del SI, que son unidades de medida para las 7 atributos físicos de nuestro mundo: distancia, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia e intensidad luminosa. Son como axiomas en matemáticas. A partir de aquí, otras unidades se definen en términos de estas. Así que voltio = (kilogramo metro metro) / (amperio segundo segundo segundo). Mientras tanto culombio = amperio * segundo. Notarás que 1 de una unidad derivada se expresa en términos de 1's de unidades base.
Por lo tanto, en última instancia, 1 faradio es tan grande porque las unidades base son tan grandes, al menos en comparación con los tamaños de los componentes electrónicos hoy en día donde ajustamos miles de millones de transistores en varios milímetros cuadrados.
@user253751 Esa es una pregunta inválida, porque para cualquier tecnología dada el volumen del capacitor es aproximadamente igual a la cantidad de energía que la cosa puede almacenar, es decir, su voltaje al cuadrado multiplicado por la capacitancia. La vida se complica aún más por el hecho de que hay diferentes tecnologías, cada una con sus propias ventajas y desventajas, por lo que no hay un capacitor "canónico" para encajar en un cubo de 1 metro.
Las unidades del SI para la electricidad encajan con las unidades del SI para todo lo demás. La relación se aclara si se mira la definición de un julio:
$$ J = N\cdot m = W\cdot s $$
Observa que tiene tanto unidades mecánicas que naturalmente considerarías mecánicas (newtons, metros) y unidades eléctricas (vatios). Podemos descomponerlo en unidades más básicas:
$$ J = \frac{kg\cdot m^2}{s^2} $$
O podemos expandir los vatios a unidades eléctricas más básicas, pero aún así:
$$ J = V \cdot A \cdot s $$
Y ahora tienes voltios y amperios, con los cuales se puede definir el faradio:
$$ F = \frac{A\cdot s}{V}$$
Si analizas esto con cuidado, notarás que un julio es un vatio-segundo, y un vatio es alguna proporción de corriente y voltaje, pero esa proporción es indefinida. Por eso el amperio es una unidad base del SI, definida como
El amperio es esa corriente constante que, si se mantuviera en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, sección transversal negligible y colocados a 1 metro de distancia en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 × 10−7 newton por metro de longitud.
Entonces si quieres culpar a algo por el faradio siendo tan grande, culpa al amperio. O, culpa a las otras unidades base del SI mencionadas por su definición, el segundo, metro o kilogramo (indirectamente, por el newton).
No tiene nada que ver con Faraday. Es una definición.
De Wikipedia:
\$F = \dfrac{A\times s}{V}\$
Manipulado algebraicamente:
\$A=\dfrac{F\times V}{s}\$
Y en términos de \$i_c(t)=C\dfrac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}\$.
Expresado algebraicamente:
\$I=C\dfrac{\Delta V}{\Delta t}\$
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Para los físicos de partículas elementales, el metro y el segundo son enormes unidades. Todo es cuestión de contexto. Para los ingenieros electrónicos, mA y uA son comunes. Para los ingenieros eléctricos, kA y MA son comunes.
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La unidad de la que estás hablando no fue definida como la conocemos actualmente hasta más de una década después de la muerte de Faraday. (Fuente) Las unidades nombradas en honor a personas suelen asignarse de forma póstuma.
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Él era un gigante en su tiempo. Solo podemos esperar poseer el valor de uF hoy ;-) Como fE (femto einsteins).
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...Y necesitas una unidad para esos condensadores más grandes. Si no me equivoco, están tratando de usar "supercapacitores" en los coches eléctricos.