Chiamato per lo scienziato Michael Faraday d’Inghilterra, il farad è un’unità di capacità elettrica. Se un dispositivo chiamato condensatore immagazzina una carica di 1 coulomb con una differenza di potenziale di 1 volt attraverso le sue armature, si tratta di un condensatore da un farad. Questa unità è in realtà troppo grande per la maggior parte delle applicazioni pratiche. I condensatori di uso tipico rientrano negli intervalli da millifarad (10-3) a microfarad (10-6) a picofarad (10-12). Il farad come unità è così grande perché il coulomb, usato per definire il farad, è esso stesso grande — 1 coulomb=1 ampere-secondo.
Le unità di misura che includono il farad sono chiamate Sistema internazionale di unità o unità SI e sono basate sulla metrica. Le unità SI di base includono il metro, il chilogrammo e il secondo. Altre unità utilizzate in questo sistema includono il joule per l’energia e il lavoro, l’ohm per la resistenza, il newton per la forza e l’henry per l’induttanza. Insieme al farad, tutte queste grandezze elettriche sono utilizzate in importanti espressioni matematiche. È impossibile discutere cosa sia un farad senza discutere la natura e le applicazioni del condensatore.
Un condensatore a piastre parallele è il progetto più semplice per illustrare i parametri di base della capacità. Questa proprietà è direttamente correlata alla superficie delle piastre ed è inversamente proporzionale alla distanza tra le piastre. La proporzionalità dipende dal mezzo tra le piastre e da una qualità che possiede chiamata “permittività”, che è la misura della resistenza a un campo elettrico che il materiale tra le piastre supporta o consente.
La relazione matematica è C=kε0A/d. In questa equazione, la permittività dello spazio è “ε0” che equivale a 8.854*10-12 farad/metro. L’area dei piatti in metri quadrati è rappresentata da “A” e “d” è il numero di metri tra loro. La costante k è la permittività relativa del materiale effettivo tra le piastre, che si tratti di aria, ceramica, olio o qualche altra sostanza. Ad esempio, se un condensatore a piastre parallele ha piastre con un’area di 1 metro quadrato ciascuna e la distanza tra loro è 0.001 metri e la permittività, k, è 1.07, la capacità è 9,474 picofarad.
Le applicazioni per i condensatori includono il blocco della corrente continua, la filtrazione del segnale, la scarica elettrica, la limitazione dell’ampiezza dei transitori e l’accoppiamento di due circuiti. Per quest’ultima applicazione, i condensatori possono essere utilizzati insieme alle bobine per impostare un’induttanza specifica. Questo è chiamato circuito LC, a volte un circuito sintonizzato o risonante, e quando combinato con una resistenza o un’impedenza, è chiamato circuito “RLC”. Limita il trasferimento del segnale da un segnale più complesso a una particolare frequenza. Tali circuiti sono utilizzati nella ricezione televisiva.