Nommé en l’honneur du scientifique anglais Michael Faraday, le farad est une unité de capacité électrique. Si un dispositif appelé condensateur stocke une charge de 1 coulomb à une différence de potentiel de 1 volt entre ses plaques, il s’agit d’un condensateur d’un farad. Cette unité est en fait trop grande pour la plupart des applications pratiques. Les condensateurs d’utilisation typique se situent dans les plages du millifarad (10-3) au microfarad (10-6) au picofarad (10-12). Le farad en tant qu’unité est si grand parce que le coulomb, utilisé pour définir le farad, est lui-même grand — 1 coulomb = 1 ampère-seconde.
Les unités de mesure qui incluent le farad sont appelées le système international d’unités ou unités SI, et sont basées sur la métrique. Les unités SI de base comprennent le mètre, le kilogramme et la seconde. Les autres unités utilisées dans ce système incluent le joule pour l’énergie et le travail, l’ohm pour la résistance, le newton pour la force et le henry pour l’inductance. Avec le farad, toutes ces quantités électriques sont utilisées dans des expressions mathématiques importantes. Il est impossible de discuter de ce qu’est un farad sans discuter de la nature et des applications du condensateur.
Un condensateur à plaques parallèles est la conception la plus simple pour illustrer les paramètres de base de la capacité. Cette propriété est directement liée à la surface des plaques et est inversement proportionnelle à la distance entre ces plaques. La proportionnalité dépend du milieu entre les plaques et d’une qualité qu’il possède appelée permittivité, qui est la mesure de la résistance à un champ électrique que le matériau entre les plaques supporte ou permet.
La relation mathématique est C=kε0A/d. Dans cette équation, la permittivité de l’espace est « ε0 » ce qui équivaut à 8.854 * 10-12 farads/mètre. La surface des plaques en mètres carrés est représentée par « A » et « d » est le nombre de mètres entre elles. La constante k est la permittivité relative du matériau réel entre les plaques, que ce soit de l’air, une céramique, de l’huile ou une autre substance. Par exemple, si un condensateur à plaques parallèles a des plaques d’une superficie de 1 mètre carré chacune et que la distance entre elles est de 0.001 mètre et que la permittivité, k, est de 1.07, alors la capacité est de 9,474 XNUMX picofarads.
Les applications des condensateurs comprennent le blocage du courant continu, le filtrage du signal, la décharge électrique, la limitation de l’amplitude des transitoires et le couplage de deux circuits. Pour cette dernière application, des condensateurs peuvent être utilisés en conjonction avec des bobines pour établir une inductance spécifique. C’est ce qu’on appelle un circuit LC, parfois un circuit accordé ou résonnant, et lorsqu’il est combiné à une résistance ou une impédance, il s’appelle un circuit RLC. Il limite le transfert de signal d’un signal plus complexe à une fréquence particulière. De tels circuits sont utilisés en réception de télévision.