Способность системы накапливать электрический заряд, измеряемая в фарадах.Электрическая ёмкость — это способность системы накапливать электрический заряд при приложенном напряжении. Она определяется как отношение накопленного заряда к разности потенциалов между проводниками, а её единицей является фарад (Ф). В повседневной электронике конденсаторы повсеместны: они сглаживают пульсации источников питания, накапливают энергию для вспышек в фотоаппаратах и настраивают радиочастоты. Но ёмкость проявляется и в квантовом масштабе, где она управляет накоплением заряда в нанометровых устройствах и даже в экзотических системах, таких как топологические кубиты.
Понятие ёмкости было формализовано в XVIII веке с изобретением лейденской банки, а сам термин «ёмкость» появился позже. Единица фарад названа в честь Майкла Фарадея, внёсшего значительный вклад в понимание электричества и магнетизма в XIX веке.
Конденсатор обычно состоит из двух проводников, разделённых изолятором. При приложении напряжения на одной обкладке накапливается положительный заряд, на другой — отрицательный, что создаёт электрическое поле, запасающее энергию. Ёмкость зависит от геометрии проводников и материала между ними. В квантовых системах ёмкость может изменяться под влиянием квантовых эффектов, таких как плотность состояний в материале, что приводит к появлению «квантовой ёмкости», добавляющейся к классической геометрической ёмкости.
Конденсаторы используются практически во всех электронных устройствах для накопления энергии, фильтрации и связи сигналов. Квантовая ёмкость важна для понимания и оптимизации нанометровых транзисторов и кубитов в квантовых вычислениях.
Один фарад — это огромная ёмкость: типичный аккумулятор смартфона, измеренный как суперконденсатор, имеет ёмкость около 10 000 фарад, но большинство электронных конденсаторов имеют ёмкость в микрофарадах или пикофарадах.
