Reddit – explainlikeimfive – ELI5: Was ist ein Farad? Und wie machts Ausdruck in SI-Einheiten (m^-2-kg^-1-s^4-A^2) Sinn, um Kapazität zu beschreiben?

Um herauszufinden, wie es Sinn macht, muss man es anders aufschlüsseln.

Zunächst muss man wissen, dass 1 Newton (Einheit der Kraft) 1 kg*m/s2 ist (das ist einfach Masse mal Beschleunigung, per F=ma). Wir haben also 1 F = A2 s2 m-1 N-1.

Nun ist 1 N mal 1 m ein Newton Kraft, die auf eine Strecke von einem Meter wirkt. Dies ist ein Maß für Energie; 1 N m ist ein Joule (Energieeinheit). Außerdem misst ein Ampere den Strom, d. h. die Ladungsmenge, die pro Sekunde durch einen Punkt fließt. Eine Ampere-Sekunde ist also ein Coulomb (die Einheit der elektrischen Ladung). Wir haben jetzt 1 F = 1 C s A J-1, oder 1 F = 1 C2 J-1: Die Kapazität ist ein Coulomb zum Quadrat pro Energieeinheit
. Alternativ könnten wir auch die Leistung (d.h. die Energie pro Zeiteinheit) verwenden und sagen, dass es ein Coulomb-Ampere pro Watt ist.

Wir sind fast fertig. Wie viel Leistung wir aus einem Stromkreis herausholen, hängt von der Stromstärke ab; der Skalierungsfaktor wird dadurch bestimmt, wie viel Energie in jeder Ladungseinheit enthalten ist. Wir nennen dies die Spannung; 1 V = 1 W A-1 = 1 J C-1. Also haben wir jetzt 1 F = 1 C V-1. Farad sind Coulomb pro Volt.

Kurz gesagt, die Kapazität in Farad gibt an, wie viel Ladung der Kondensator speichern kann, wenn man eine bestimmte Spannung an ihn anlegt. Kondensatoren speichern mehr Ladung, wenn man eine 9000-Volt-Batterie anschließt, als wenn man eine 9-Volt-Batterie anschließt, weil jede gespeicherte Ladungseinheit mehr und mehr Energie benötigt, um im Kondensator gespeichert zu werden, und eine 9000-Volt-Batterie gibt jedem Coulomb der Ladung die 1000-fache Energie wie die 9-Volt-Batterie (also kann sie die 1000-fache Ladung speichern). Ein hervorragender Kondensator kann bei einer bestimmten Spannung viel Ladung speichern; ein schlechter Kondensator kann nur sehr wenig speichern. Wir messen also die Qualität eines Kondensators daran, wie viel Ladung er pro Volt speichert.