Elektrická kapacita

Jednotky elektrické kapacity

Elektrická kapacita vyjadřuje, jaký elektrický náboj se uloží při daném elektrickém napětí. Základní vztah je:

C = Q / U

C
kapacita v faradech [F]
Q
elektrický náboj v coulombech [C]
U
napětí mezi elektrodami ve voltech [V]

Odvozenou jednotkou elektrické kapacity v soustavě SI je farad se značkou F. Platí 1 F = 1 C·V−1. Farad je pro běžnou elektroniku velmi velká jednotka, proto se nejčastěji používají mikrofarady, nanofarady a pikofarady.

Pozor na značení: kurzivní C ve vzorci označuje elektrickou kapacitu, zatímco stojaté C ve vztahu 1 C·V−1 je značka jednotky coulomb.

Převodní tabulka kapacity

Tabulka převodních koeficientů veličiny kapacita
JednotkaZkr.KoeficientPoznámka
farad F 1 Odvozená jednotka SI elektrické kapacity; 1 F = 1 C·V−1.
milifarad mF 10−3 1 mF = 0,001 F = 1000 µF.
mikrofarad µF 10−6 Běžná jednotka pro elektrolytické a některé fóliové kondenzátory.
nanofarad nF 10−9 Častá jednotka u keramických a fóliových kondenzátorů.
pikofarad pF 10−12 Používá se u malých kapacit, například v ladicích obvodech, vysokofrekvenční technice a u parazitních kapacit.

Farad, coulomb a volt

Kapacitu 1 F má soustava, která při uloženém náboji 1 C vytvoří mezi elektrodami napětí 1 V. Jinak řečeno: farad vyjadřuje, kolik elektrického náboje připadá na jeden volt napětí.

Izolovaná vodivá koule ve vakuu by pro kapacitu 1 F musela mít poloměr přibližně 9 × 109 m. Jde o idealizovaný model, ale dobře ukazuje, proč je farad pro běžné elektronické součástky velmi velká jednotka. V praxi se proto běžně používají mF, µF, nF a pF.

Jednotka farad je pojmenována po Michaelu Faradayovi (1791–1867), jednom z nejvýznamnějších experimentátorů v dějinách elektřiny a magnetismu.

Převody mezi mF, µF, nF a pF

U kondenzátorů se často převádí mezi sousedními řády. Každý krok mezi mF, µF, nF a pF znamená násobení nebo dělení tisícem:

Koeficient
Koeficient říká, kolik základních jednotek odpovídá jedné uvedené jednotce. Například koeficient 10−12 u jednotky pikofarad znamená, že 1 pF = 10−12 F.

Podrobná nápověda – další informace, jak převádět jednotky pomocí tabulky převodních koeficientů.

Jak tabulku používat

Při převodu stačí převáděnou hodnotu vynásobit koeficientem výchozí jednotky a vydělit koeficientem cílové jednotky. Protože jsou v tabulce koeficienty vztažené k faradu, jde většinou jen o posun o tři, šest, devět nebo dvanáct řádů.

Příklady převodů kapacity
ZadáníVýpočetVýsledek
47 µF na F47 · 10−60,000 047 F
100 nF na µF100 · 10−9 / 10−60,1 µF
4 700 pF na nF4 700 · 10−12 / 10−94,7 nF
2,2 mF na µF2,2 · 10−3 / 10−62 200 µF

Kapacita kondenzátoru v praxi

V praxi se samotný farad používá zřídka. Keramické kondenzátory mívají často jednotky pF až nF, fóliové kondenzátory nF až µF a elektrolytické kondenzátory jednotky až tisíce µF. Superkondenzátory, označované také jako superkapacitory, mohou mít kapacitu v řádu faradů a používají se například pro krátkodobé zálohování energie.

Kapacita kondenzátoru není totéž jako kapacita baterie. Farad popisuje vztah mezi uloženým nábojem a napětím u kondenzátoru, zatímco ampérhodina a watthodina u akumulátorů popisují množství náboje nebo energie.

Energie uložená v kondenzátoru závisí na kapacitě a na druhé mocnině napětí:

E = ½ · C · U2

E
energie v joulech [J]
C
kapacita v faradech [F]
U
napětí mezi elektrodami ve voltech [V]

Proto mohou být kondenzátory s vyšším napětím nebezpečné i po odpojení od zdroje. Před prací se zapojením je nutné ověřit, že jsou bezpečně vybité.

Pozor na značení kondenzátorů

V elektronice se často setkáte se zkratkami a kódy, které mohou být matoucí. Značka mF znamená milifarad, zatímco µF znamená mikrofarad. Rozdíl je tisícinásobný. Pokud nelze snadno napsat znak µ, používá se v technické praxi někdy neoficiální náhradní ASCII zápis uF; správná značka předpony mikro je µ.

Příklady běžného značení kondenzátorů
ZápisVýznamPoznámka
100 nF0,1 µFběžný odrušovací kondenzátor
4,7 µF4700 nFčasto elektrolytický nebo keramický kondenzátor
4 700 pF4,7 nFmalá kapacita v pF
104100 nFkód: 10 a 4 nuly v pF
2222,2 nFkód: 22 a 2 nuly v pF

Kódové značení kondenzátorů je praktická pomůcka, ale u přesných součástek je vždy nutné zkontrolovat datasheet, toleranci, pracovní napětí a typ dielektrika.

Časté otázky

Jaká je jednotka elektrické kapacity?
Odvozenou jednotkou elektrické kapacity v soustavě SI je farad (zkratka F). Platí 1 F = 1 C·V−1. Farad je pro běžnou elektroniku velmi velká jednotka, proto se nejčastěji používají mikrofarady (µF), nanofarady (nF) a pikofarady (pF). Jednotka je pojmenována po Michaelu Faradayovi (1791–1867).
Co znamená farad?
Farad (F) je jednotka elektrické kapacity. Kondenzátor o kapacitě 1 F uloží při napětí 1 V náboj 1 C. V praxi jsou běžné kondenzátory řádově mikrofarady až pikofarady. Superkondenzátory mohou mít kapacitu v řádu faradů.
Jak převést pikofarady (pF) na farady (F)?
1 pF = 10−12 F. Hodnotu v pF vynásobte 10−12. Příklad: 100 pF = 1 × 10−10 F. Zpět na pF: hodnotu v F vydělte 10−12. Příklad: 4,7 nF = 4 700 pF.
Jak převést mikrofarady (µF) na farady (F)?
1 µF = 10−6 F. Hodnotu v µF vynásobte 10−6. Příklad: 47 µF = 0,000 047 F. Zpět: hodnotu v F vydělte 10−6. Příklad: 0,1 F = 100 000 µF.
Jak převést mikrofarady na nanofarady?
Platí 1 µF = 1 000 nF. Příklad: 0,22 µF = 220 nF.
Jak převést pikofarady na nanofarady?
Platí 1 nF = 1 000 pF. Příklad: 4 700 pF = 4,7 nF.
Je farad jednotka kapacity baterie?
Ne v běžném uživatelském smyslu. Farad je jednotka kapacity kondenzátoru, tedy vztahu mezi nábojem a napětím. U baterií se obvykle uvádí ampérhodiny (Ah) nebo watthodiny (Wh), protože uživatele zajímá dostupný náboj nebo energie.
Proč je 1 F tak velká jednotka?
Protože kapacita vyjadřuje uložení náboje při daném napětí. Izolovaná vodivá koule s kapacitou 1 F by měla poloměr přibližně 9 × 109 m. Běžné elektronické součástky ukládají mnohem menší náboje, proto se používají mF, µF, nF a pF.

Související