Il farad (simbolo F) è l’unità di misura SI della capacità elettrica. Un sistema ha capacità di un farad se accumula un coulomb di carica elettrica quando ai suoi capi è applicata una tensione di un volt:
Nel linguaggio dei circuiti il farad è l’unità dei condensatori. Prende il nome da Michael Faraday, figura centrale nello sviluppo dell’elettromagnetismo sperimentale.
Scala pratica
Un farad è una capacità molto grande per l’elettronica ordinaria. Per questo si usano quasi sempre sottomultipli:
| Unità | Simbolo | Valore |
|---|---|---|
| millifarad | \mathrm{mF} | \displaystyle 10^{-3}\,\mathrm{F} |
| microfarad | \mu\mathrm{F} | \displaystyle 10^{-6}\,\mathrm{F} |
| nanofarad | \mathrm{nF} | \displaystyle 10^{-9}\,\mathrm{F} |
| picofarad | \mathrm{pF} | \displaystyle 10^{-12}\,\mathrm{F} |
Condensatori elettrolitici e supercondensatori possono arrivare a capacità elevate; condensatori ceramici, a film o per radiofrequenza lavorano spesso in microfarad, nanofarad o picofarad.
Relazioni dimensionali
Usando C=Q/V, il farad è coulomb per volt. Poiché il volt è joule per coulomb:
Questa forma mostra il legame con l’energia immagazzinata:
A parità di tensione, una capacità maggiore consente di immagazzinare più energia, ma aumenta anche correnti di carica, tempi di transitorio e vincoli di sicurezza.
Uso nei circuiti
Nei transitori RC il farad entra nella costante di tempo:
In regime sinusoidale entra nella componente capacitiva della reattanza:
Queste due formule mostrano lo stesso fatto da due prospettive: una capacità grande varia lentamente nel tempo e presenta modulo di reattanza minore a una data frequenza.
Errori comuni
Il primo errore è trattare il farad come una unità piccola. In pratica 1\,\mathrm{F} è enorme per molti circuiti elettronici; leggere male \mu\mathrm{F}, \mathrm{nF} e \mathrm{pF} produce errori di fattore mille o un milione.
Il secondo errore è confondere farad e faraday. Il farad misura capacità elettrica; la costante di Faraday misura carica per mole di elettroni ed è usata in elettrochimica.
Il terzo errore è trascurare la tensione nominale. Due condensatori con la stessa capacità in farad possono immagazzinare energie molto diverse se hanno tensioni massime diverse.
Vedi anche: Capacità elettrica, Condensatore, Volt, Carica elettrica, Transitorio RC.