Reddit – explainlikeimfive – ELI5:ファラドとは何ですか? また、SI 単位(m^-2-kg^-1-s^4-A^2)での表現は、容量を表すのにどのように意味があるのでしょうか。
どのように意味をなすかについては、別の方法で分解する必要があります。
まず、1 ニュートン (力の単位) は 1 kg*m/s2 (質量に加速度をかけたもので、F=ma にあたる) であることを知りましょう。 つまり、1F=A2 s2 m-1 N-1となります。
さて、1N×1mは、1mの距離にかかる1ニュートンの力です。 これはエネルギーを表すもので、1N・mは1ジュール(エネルギーの単位)です。 また、アンペアは電流のことで、1秒間に1点を通過する電荷の量を表します。 つまり、1アンペア・秒は1クーロン(電荷の単位)である。 このように、1F=1C・s・A・J-1、つまり1F=1C2・J-1となり、静電容量は単位エネルギーあたりクーロン2乗となる。 また、電力(=単位時間あたりのエネルギー)を使って、1ワットあたり1クーロン・アンペアと言うこともできます。
あと少しで完成です。 回路から得られる電力量は電流に依存し、スケーリングファクターは、電荷の各単位にどれだけのエネルギーが含まれているかによって決まります。 これを電圧と呼びます。1V = 1W A-1 = 1J C-1です。 つまり、今は1F=1C V-1である。
要するに、キャパシタンス(ファラッド)は、キャパシタに一定の電圧をかけたときに、どれだけの電荷を蓄えることができるかを示しています。 コンデンサは、9 ボルトの電池を接続した場合よりも、9000 ボルトの電池を接続した場合の方がより多くの電荷を蓄えます。これは、蓄えた電荷の単位ごとに、コンデンサに蓄えるためにますます多くのエネルギーが必要になり、9000 ボルトの電池は 9 ボルトの電池の 1000 倍のエネルギーを各クーロンを与えます (従って 1000 倍の電荷を蓄えられるのです)。 優れたコンデンサーは、一定の電圧で多くの電荷を蓄えることができ、貧弱なコンデンサーはほとんど蓄えることができない。 そこで、コンデンサの品質は、1ボルトあたりに蓄えられる電荷の量で測られる。