كولوم
في عام 1785 علّق شارل كولوم على خيط من الفضة ذراعًا خفيفًا في طرفه كُرية من لبّ نبات البيلسان. وثبّت بجانبها كُرية ثانية مثلها، ثم شحن الاثنتين. فتنافرت الكُريتان والتوى الخيط. وراح كولوم يدير رأس الخيط ويرصد كم درجة يلزم أن يُلوى حتى تقلّ المسافة بين الكُريتين إلى النصف. فكان الجواب: أربعة أضعاف.
وهكذا بيّن أن القوة بين الشحنات تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة. وفي عام 1881 سُمّيت وحدة الشحنة باسمه. الكولوم الواحد هو الشحنة التي ينقلها تيار شدته أمبير واحد في ثانية واحدة، أي نحو 6,24·10¹⁸ إلكترون. تختزن بطارية الهاتف نحو 14 000 كولوم، في حين ينقل البرق نحو عشرين.
| الرمز | C |
| التعريف | أمبير-ثانية · A·s · تمامًا 1/e من الشحنات الأولية |
| قيم مرجعية | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · فاراداي — 96 485 C |
| معيار | 1881، المؤتمر الدولي للكهربائيين · في النظام الدولي منذ 1960 |
| المعايير | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| قيم نموذجية | 1 µC — شرارة من الإصبع · 20 C — البرق · 14 400 C — بطارية الهاتف |
01 · التعريف
أمبير لمدة ثانية
الشحنة Q هي كمية الكهرباء. إذا مرّ في سلك تيار شدته أمبير واحد، عبر مقطعه كولوم واحد في كل ثانية. وقد تكون الشحنة موجبة أو سالبة. الشحنات المتشابهة تتنافر، والمختلفة تتجاذب.
الشحنة لا تنشأ من العدم ولا تفنى. حين يُدلَك الكهرمان بالصوف، لا يحدث سوى انتقال الإلكترونات من جسم إلى آخر. وشحنة أي جسم مضاعف صحيح لشحنة الإلكترون e. ومنذ 2019 صار هذا العدد دقيقًا: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
أين الكولومات أكثر: في البرق أم في الهاتف
على اليسار وعاءان يمتلئان بالشحنة على مقياس لوغاريتمي: كل تدريجة أكبر من سابقتها ألف مرة. النقاط الزرقاء هي الإلكترونات. وعلى اليمين تُظهر الأشرطة الحمراء طاقة الشحنة نفسها، وعلى مقياس لوغاريتمي كذلك. الطاقة هي الشحنة مضروبة في الجهد، ولذلك قد لا تتوافق الأشرطة مع الوعاءين. اختر ما تريد مقارنته.
تُكتب الشحنة على البطاريات بالأمبير-ساعة: تيار شدته أمبير واحد ينقل في ساعة 3600 C. وبطارية هاتف سعتها 4000 mAh تختزن 14 400 C. أما الطاقة فتُحسب بضرب الشحنة في الجهد: 14 400 C عند 3,85 V تعادل نحو 55 kJ، أي 15 Wh.
أقرب مرتين — أقوى أربع مرات
على اليسار الميزان من الجانب: أسطوانة زجاجية، وذراع بكُرية معلّق على خيط فضي، وبجانبه كُرية ثانية مثبّتة. وفي الوسط الأسطوانة نفسها من أعلى، وعلى جدارها تدريج بالدرجات. السهم الأحمر هو القوة التي تدفع بها الشحنات الكُرية بعيدًا، والسهم النحاسي هو قوة الخيط التي تشدّها إلى الوراء. وعلى اليمين رأس الخيط: بإدارته يُلوى الخيط أكثر وتقترب الكُريتان. وفي أسفل اليمين تُسجَّل القياسات: الزاوية بين الكُريتين والالتواء الكلي للخيط. والمربعات أرقام من تقرير كولوم.
الكُريتان مشحونتان وتتنافران. أدِر رأس الخيط.
02 · التحويل
| الوحدة | القيمة | أين تَرِد |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
الفاراداي هو شحنة مول من الإلكترونات، 96 485 C. وهذا ما يلزم لترسيب 108 g من الفضة من محلول.
بطارية سعتها 4000 mAh تختزن 14 400 C، لكنها عند 3,85 V لا تعطي سوى نحو 15 Wh من الطاقة.
الستات كولوم في نظام CGS يساوي نحو ثلاثة أجزاء من عشرة مليارات من الكولوم.
03 · مراتب العِظَم
04 · أدوات القياس
05 · قواعد الكتابة
06 · الوحدات المجاورة
07 · القسم التاريخي
منذ 2019 ثُبّتت في النظام الدولي قيمة الشحنة الأولية: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C تمامًا. فالأمبير الآن تدفّق من هذه الشحنات في الثانية، والكولوم الواحد يضم تمامًا 1/e من الشحنات الأولية، أي نحو 6,24·10¹⁸.
كان الأمبير يُعرَّف من قبل بالقوة بين سلكين، وقبل ذلك بالفضة. ففي عام 1908 كان «الأمبير الدولي» يرسّب من المحلول 1,118 mg من الفضة في الثانية، أي إن كل كولوم كان يعطي 1,118 mg. أما اليوم فيمكن عدّ الشحنة واحدة واحدة: مضخة الإلكترون الواحد تنقل الإلكترونات واحدًا تلو الآخر بتردد محدد.
فهرس الكميات
الفهرس كله ←الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←