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패럿

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목차

1. 개요

패럿(Farad, F)은 국제단위계(SI)에서 전기 용량을 나타내는 단위이다. 1 패럿은 1 볼트의 전위차에서 1 쿨롱의 전하를 대전시키는 축전기의 전기 용량이며, SI 유도 단위로 나타낼 수 있다. 일반적으로 패럿은 큰 단위이므로 밀리패럿(mF), 마이크로패럿(μF), 나노패럿(nF), 피코패럿(pF)과 같은 SI 접두어를 사용한다. 축전기는 두 개의 전도성 표면으로 구성되며, 패럿은 축전기 값의 단위로 사용된다. 패럿이라는 용어는 마이클 패러데이를 기리기 위해 1861년에 처음 사용되었으며, CGS 단위계에서는 아브파라드(abF)와 스탯파라드(statF)가 사용된다. 유니코드에는 패럿 관련 문자가 포함되어 있다.

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패럿
기본 정보
이름패럿
로마자 표기farad
기호F
단위계SI 유도 단위
물리량전기 용량
정의1 C의 전하를 충전했을 때 1 V의 직류 전압을 생성하는 두 도체 사이의 정전 용량
어원마이클 패러데이
SI 단위
SI 기본 단위kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2
차원M−1⋅L−2⋅T4⋅I2
추가 정보
1 패럿 슈퍼커패시터. 뒤쪽의 눈금은 인치(상단)와 센티미터(하단) 단위이다.
각종 커패시터

2. 정의

1볼트의 전위차를 걸어 주었을 때 1쿨롱의 전하를 대전시키는 축전기의 전기 용량이다.[1][2] 1패럿은 1볼트의 전위차에서 1쿨롱의 전하를 저장하는 정전용량으로 설명할 수 있다.[3]

정전용량, 전하량, 전위차 사이의 관계는 선형적이다. 예를 들어, 축전기 양단의 전위차가 절반으로 줄어들면, 그 축전기에 저장되는 전하량도 절반으로 줄어든다.

국제단위계의 다른 단위로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

:\text{F}

= \dfrac{\text{C}}{\text{V}}

= \dfrac{\text{A} {\cdot} \text{s}}{\text{V}}

= \dfrac{\text{J}}{\text{V}^2}

= \dfrac{\text{W} {\cdot} \text{s}}{\text{V}^2}

= \dfrac{\text{N} {\cdot} \text{m}}{\text{V}^2}

= \dfrac{\text{C}^2}{\text{J}}

= \dfrac{\text{C}^2}{\text{N} {\cdot} \text{m}}

= \dfrac{\text{s}^2 {\cdot} \text{C}^2}{\text{m}^{2} {\cdot} \text{kg}}

= \dfrac{\text{s}^4 {\cdot} \text{A}^2}{\text{m}^{2} {\cdot} \text{kg}}

= \dfrac{\text{s}}{\Omega}

= \dfrac{1}{\Omega {\cdot} \text{Hz}}

= \dfrac{\text{s}^{2}}{\text{H}},



여기서 F는 패럿, A는 암페어, V는 볼트, C는 쿨롱, J는 줄, m은 미터, N은 뉴턴, s는 초, W는 와트, kg는 킬로그램, Ω는 옴, Hz는 헤르츠, H는 헨리이다.[4]

SI 기본 단위로 구성하면,

:F = C/V = m-2⋅kg-1⋅s4⋅A2

가 된다.[22]

3. 설명

축전기는 절연층으로 분리된 두 개의 전도성 표면(보통 판이라고 불림)으로 구성되며, 18세기에 개발된 라이덴 병이 최초의 축전기이다. 판에 전하가 축적되면 정전용량이 발생한다. 현대의 축전기는 다양한 제조 기술과 재료를 사용하여 만들어지며, 펨토패럿(fF)에서 패럿(F)에 이르는 매우 넓은 정전용량 범위와 수 볼트(V)에서 수 킬로볼트(kV)에 이르는 최대 전압 등급을 제공하여 전자공학 응용 분야에서 사용된다.

축전기의 값은 일반적으로 패럿(F), '''마이크로패럿'''(μF), '''나노패럿'''(nF), '''피코패럿'''(pF)으로 지정된다.[36] '''밀리패럿'''(mF)은 실제로 거의 사용되지 않으며, 예를 들어 4.7mF(0.0047F)의 정전용량은 4700μF로 표시한다. '''나노패럿'''(nF)은 북미에서는 흔하지 않다.[37] 시판되는 축전기의 크기는 약 0.1pF에서 약 2760.0°C 슈퍼커패시터까지 다양하다. 고성능 집적 회로의 기생 정전용량은 펨토패럿(1fF = 0.001pF = F) 단위로 측정할 수 있는 반면, 고성능 테스트 장비는 수십 아토패럿(1aF = F) 정도의 정전용량 변화를 감지할 수 있다.[38]

0.1pF는 전자 설계에서 일반적으로 사용되는 축전기에서 사용할 수 있는 가장 작은 값이다. 더 작은 값은 다른 구성 요소, 배선 또는 인쇄 회로 기판의 기생 커패시턴스에 의해 지배되기 때문이다. 1pF 이하의 정전 용량 값은 두 개의 짧은 절연 전선을 함께 꼬아서 얻을 수 있다.[39][40]

지면에 대한 지구 전리층의 정전용량은 약 약 -17.2°C로 계산된다.[41]

1패럿(F)은 1쿨롱의 전하가 축전기의 양극판 사이의 전위차를 1볼트만큼 변화시킬 때의 정전용량으로 정의된다.[1][2] 즉, 1패럿은 1볼트의 전위차에서 1쿨롱의 전하를 저장하는 정전용량이다.[3]

정전용량, 전하량, 전위차 사이의 관계는 선형적이다. 예를 들어, 축전기 양단의 전위차가 절반으로 줄어들면, 그 축전기에 저장되는 전하량도 절반으로 줄어든다.

대부분의 응용 분야에서 패럿은 매우 큰 정전용량 단위이다. 대부분의 전기 및 전자 응용 분야에서는 다음과 같은 SI 접두어를 사용한다.

단위기호환산
밀리패럿mFF
마이크로패럿μFF
나노패럿nFF
피코패럿pFF



다양한 종류의 커패시터

3. 1. 비공식적 용어

피코패럿(pF)은 구어체로 "퍼프(puff)" 또는 "픽(pic)"이라고도 불리며,[15] "10퍼프 커패시터"와 같이 사용된다.[33] 마찬가지로, 마이크로패럿(µF)은 "마이크(mic)" (mike로 발음)라고 비공식적으로 불리기도 한다.[15]

뮤(μ) 기호를 사용할 수 없는 경우, "µF"를 "uF"로 쓰는 경우가 많다. 오래된 문헌에서는 피코패럿을 이중 접두어를 사용하여 "마이크로마이크로패럿"(µµF)이라고 표현했다. 1960년 이전에는 "mF"나 "MFD"가 밀리패럿(mF)이 아니라 마이크로패럿(µF)을 의미하는 경우가 많았다. 마찬가지로, 마이크로마이크로패럿은 "mmF"로도 표기되었다.[33]

3. 2. 관련 개념

축전기는 절연층으로 분리된 두 개의 전도성 표면으로 구성되며, 18세기에 개발된 라이덴병이 최초의 축전기였다. 축전기 값은 일반적으로 패럿(F), '''마이크로패럿'''('''μF'''), '''나노패럿'''('''nF'''), '''피코패럿'''('''pF''')으로 지정된다.[36] 밀리패럿(mF)은 거의 사용되지 않으며, 나노패럿(nF)은 북미에서 흔하지 않다.[37]

정전용량의 역수는 전기적 엘라스턴스라고 하며, 그 단위는 (표준이 아니며 SI 단위가 아닌) 다라프이다.[17] 1패럿(F)은 “1쿨롱(C)의 전하량을 충전했을 때 1볼트(V)의 직류 전압을 발생시키는 2개의 도체 사이의 정전용량”으로 정의된다.[19][20]

SI 기본 단위로 구성하면, F = C/V = m-2⋅kg-1⋅s4⋅A2 가 된다.[22]

다른 구성 단위에서는 다음과 같이 표현할 수 있다.

:\mbox{F} = \,\mathrm{\dfrac{\mbox{C}}{\mbox{V}} = \frac{A \cdot s}{V} = \dfrac{\mbox{J}}{\mbox{V}^2} = \dfrac{\mbox{W} \cdot \mbox{s}}{\mbox{V}^2} = \dfrac{\mbox{C}^2}{\mbox{J}} = \dfrac{\mbox{s}^2 \cdot \mbox{C}^2}{\mbox{m}^{2} \cdot \mbox{kg}} = \dfrac{\mbox{s}^4 \cdot \mbox{A}^2}{\mbox{m}^{2} \cdot \mbox{kg}} = \dfrac{\mbox{C}^2}{\mbox{N} \cdot \mbox{m}} = \dfrac{\mbox{s}}{\Omega} = \dfrac{\mbox{s}^{2}}{\mbox{H}}}

여기서, F는 패럿, A는 암페어, V는 볼트, C는 쿨롱, J는 줄, m은 미터, N은 뉴턴, s는 초, W는 와트, kg는 킬로그램, Ω는 옴, H는 헨리이다.

4. 역사

"패럿(farad)"이라는 용어는 1861년에 라티머 클락(Latimer Clark)과 찰스 브라이트(Charles Tilston Bright)가 마이클 패러데이(Michael Faraday)를 기리기 위해 처음 만들었으며, 전하량의 단위로 사용되었다.[5] 1873년에는 패럿이 전기 용량의 단위로 사용되기 시작했다.[6] 1881년 파리에서 열린 국제 전기 기술자 회의에서 패럿이 전기 용량의 단위로 공식 채택되었다.[7][8]

5. CGS 단위

아브파라드(약어 abF)는 CGS 단위계의 전기용량 단위였으며, 109 패럿(1 기가패럿, GF)에 해당한다.[18][32]

스탯파라드(약어 statF)는 거의 사용되지 않는 CGS 단위로, 1 정전쿨롱의 전하가 1 정전볼트의 전위차를 가진 축전기의 전기용량과 같다. 이는 1/(10−5 ''c''2) 패럿(약 1.1126 피코패럿)이다. 더 일반적으로는 센티미터(cm)가 사용되는데, 이는 스탯파라드와 같다. "1스타트볼트의 전위차에 의해 1스타트쿨롱의 전하를 충전할 수 있는 정전용량"으로 정의된다.

6. 유니코드

유니코드에는 CJK 호환용 문자로 다음과 같은 문자가 포함되어 있다.

기호유니코드명칭
㍲U+3332Square Huaraddo
㎊U+338ASquare pF
㎋U+338BSquare nF
㎌U+338CSquare mu F



이들은 기존의 문자 코드에 대한 하위 호환성을 위해 포함된 것이며, 사용은 권장되지 않는다.[34][35]

참조

[1] 서적 The International System of Units (SI) https://www.bipm.org[...] Bureau International des Poids et Mesures (International Committee for Weights and Measures) 2006
[2] 웹사이트 farad Definition, Symbol, & Facts Britannica https://www.britanni[...] 2022-07-25
[3] 서적 Dictionary of Science and Technology Larousse 1995
[4] 서적 The International System of Units (SI) https://www.bipm.org[...] Bureau International des Poids et Mesures
[5] 웹사이트 On the formation of standards of electrical quantity and resistance https://www.biodiver[...] British Association for the Advancement of Science 1861-09
[6] 웹사이트 First report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units https://www.biodiver[...] British Association for the Advancement of Science 1873-09
[7] 뉴스 The Electrical Congress https://babel.hathit[...] The Electrician 1881-09-24
[8] 서적 Lord Kelvin: his influence on electrical measurements and units https://books.google[...] Peregrinus 2015-05-05
[9] 서적 Robotics, Mechatronics, and Artificial Intelligence https://books.google[...] Newnes 2008-09-17
[10] 서적 Make: Electronics: Learning Through Discovery https://books.google[...] O'Reilly Media 2014-07-22
[11] 서적 Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing John Wiley & Sons
[12] 웹사이트 What's All This Femtoampere Stuff, Anyhow? https://www.electron[...] Electronic Design 2013-03-09
[13] 웹사이트 What's All This Best Stuff, Anyhow? https://www.electron[...] Electronic Design 2013-03-09
[14] 웹사이트 Electrical Properties of the Fair-Weather Atmosphere and the Possibility of Observable Discharge on Moving Objects http://konfluence.or[...] 2012-08-13
[15] 웹사이트 Puff http://scienceworld.[...] Wolfram Research 2009-06-09
[16] 웹사이트 1940 Radio Shack Catalog - Page 54 - Condensers http://www.radioshac[...] 2017-07-11
[17] 웹사이트 Daraf http://www.websters-[...] Webster's Online Dictionary 2009-06-19
[18] 서적 Modern Dictionary of Electronics https://books.google[...] Newnes 2016-04-15
[19] 웹사이트 計量単位令（平成四年政令第三百五十七号）別表第1（第2条関係）38（静電容量） https://laws.e-gov.g[...] 2019-12-30
[20] 서적 The International System of Units (SI) http://www.bipm.org/[...] Bureau International des Poids et Mesures (International Committee for Weights and Measures) 2006
[21] 서적 Dictionary of Science and Technology Larousse 1995
[22] 간행물 国際文書 国際単位系 (SI) 第 8 版日本語版 (2006) https://www.nmij.jp/[...]
[23] 간행물 Electronic Components High Quality CAPACITORS http://www.elna.co.j[...] エルナー株式会社 2015-08-22
[24] 서적 Lord Kelvin : his influence on electrical measurements and units https://books.google[...] Peregrinus 2015-05-05
[25] 서적 Robotics, Mechatronics, and Artificial Intelligence https://books.google[...] Newnes 2008-09-17
[26] 서적 Make: Electronics: Learning Through Discovery https://books.google[...] O'Reilly Media 2014-07-22
[27] 서적 Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing John Wiley & Sons
[28] 웹사이트 What's All This Femtoampere Stuff, Anyhow? http://electronicdes[...] Electronic Design 2013-03-09
[29] 웹사이트 What's All This Best Stuff, Anyhow? http://electronicdes[...] Electronic Design 2013-03-09
[30] 웹사이트 Electrical Properties of the Fair-Weather Atmosphere and the Possibility of Observable Discharge on Moving Objects http://konfluence.or[...] 2012-08-13
[31] 웹사이트 Daraf http://www.websters-[...] Webster's Online Dictionary 2009-06-19
[32] 서적 Modern Dictionary of Electronics https://books.google[...] Newnes 2016-04-15
[33] 웹사이트 Puff http://scienceworld.[...] Wolfram Research 2009-06-09
[34] 웹사이트 CJK Compatibility https://www.unicode.[...] 2016-02-21
[35] 웹사이트 The Unicode Standard, Version 8.0.0 http://www.unicode.o[...] The Unicode Consortium 2016-02-21
[36] 서적 Robotics, Mechatronics, and Artificial Intelligence https://books.google[...] Newnes 2008-09-17
[37] 서적 Make: Electronics: Learning Through Discovery https://books.google[...] O'Reilly Media 2014-07-22
[38] 서적 Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing John Wiley & Sons
[39] 웹인용 What's All This Femtoampere Stuff, Anyhow? https://www.electron[...] Electronic Design 1993-09-02
[40] 웹인용 What's All This Best Stuff, Anyhow? https://www.electron[...] Electronic Design 2006-12-01
[41] 웹인용 Electrical Properties of the Fair-Weather Atmosphere and the Possibility of Observable Discharge on Moving Objects http://konfluence.or[...] 1999-01


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