Coulomb
V roce 1785 zavěsil Charles Coulomb na stříbrné vlákno lehké vahadlo s kuličkou z bezové duše. Vedle upevnil druhou takovou kuličku a obě nabil. Kuličky se odpudily a vlákno se zkroutilo. Coulomb otáčel hlavicí vlákna a sledoval, o kolik stupňů je třeba vlákno zkroutit, aby se vzdálenost kuliček zmenšila na polovinu. Vycházelo to čtyřikrát víc.
Tak ukázal, že síla mezi náboji klesá s druhou mocninou vzdálenosti. Jednotka náboje byla po něm pojmenována v roce 1881. Jeden coulomb je náboj, který proud jednoho ampéru přenese za sekundu, asi 6,24·10¹⁸ elektronů. Baterie telefonu pojme asi 14 000 coulombů a blesk přenese kolem dvaceti.
| Označení | C |
| Definice | ampérsekunda · A·s · přesně 1/e elementárních nábojů |
| Referenční hodnoty | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · faraday — 96 485 C |
| Zavedena | 1881, Mezinárodní kongres elektrotechniků · v SI od roku 1960 |
| Normy | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Typické hodnoty | 1 µC — jiskra z prstu · 20 C — blesk · 14 400 C — baterie telefonu |
01 · Definice
Ampér po dobu jedné sekundy
Náboj Q je množství elektřiny. Teče-li vodičem proud jednoho ampéru, projde jeho průřezem za sekundu jeden coulomb. Náboj může být kladný i záporný. Souhlasné náboje se odpuzují, nesouhlasné se přitahují.
Náboj nevzniká z ničeho a nemizí. Když se jantar tře o vlnu, elektrony jen přecházejí z jednoho tělesa na druhé. Náboj každého tělesa je násobkem náboje elektronu e. Od roku 2019 je toto číslo přesné: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
Kde je víc coulombů: v blesku, nebo v telefonu
Vlevo jsou dvě nádoby plněné nábojem na logaritmické stupnici: každý dílek znamená tisíckrát víc. Modré tečky jsou elektrony. Vpravo červené sloupce ukazují energii téhož náboje, rovněž logaritmicky. Energie je náboj krát napětí, a proto se sloupce a nádoby mohou rozcházet. Vyberte, co porovnat.
Na bateriích se náboj uvádí v ampérhodinách: proud jednoho ampéru přenese za hodinu 3600 C. Baterie telefonu s kapacitou 4000 mAh pojme 14 400 C. Energii dostaneme, když náboj vynásobíme napětím: 14 400 C při 3,85 V je asi 55 kJ neboli 15 Wh.
Dvakrát blíž — čtyřikrát silněji
Vlevo jsou váhy z boku: skleněný válec, na stříbrném vlákně visí vahadlo s kuličkou a vedle je upevněna druhá kulička. Uprostřed je týž válec shora, na stěně má stupnici ve stupních. Červená šipka je síla, kterou náboje odpuzují kuličku, mosazná je síla vlákna, která ji táhne zpět. Vpravo je hlavice vlákna: jejím otočením se vlákno zkroutí víc a kuličky se přiblíží. Vpravo dole se zapisují měření: úhel mezi kuličkami a celkové zkroucení vlákna. Čtverečky jsou čísla z Coulombovy zprávy.
Kuličky jsou nabité a odpuzují se. Otáčejte hlavicí vlákna.
02 · Převod
| Jednotka | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Faraday je náboj jednoho molu elektronů, 96 485 C. Tolik je potřeba k vyloučení 108 g stříbra z roztoku.
Baterie s kapacitou 4000 mAh pojme 14 400 C, ale při 3,85 V je to jen asi 15 Wh energie.
Statcoulomb ze soustavy CGS jsou asi tři desetimiliardtiny coulombu.
03 · Řády veličin
04 · Měřicí přístroje
05 · Pravidla zápisu
06 · Sousední jednotky
07 · Historický oddíl
Od roku 2019 je v SI pevně stanovena hodnota elementárního náboje: přesně 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Ampér je nyní tok takových nábojů za sekundu a v jednom coulombu je přesně 1/e elementárních nábojů, asi 6,24·10¹⁸.
Dříve se ampér definoval silou mezi vodiči a ještě dříve pomocí stříbra. V roce 1908 vylučoval „mezinárodní ampér“ z roztoku 1,118 mg stříbra za sekundu, takže každý coulomb dal 1,118 mg. Dnes lze náboj počítat po kusech: jednoelektronová pumpa přečerpává elektrony po jednom se zadanou frekvencí.
Katalog veličin
celý rejstřík →Sedm základních jednotek SI
Kapka kyseliny změní barvu šťávy, sůl obarví plamen, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všechny listy Simetria podle oborů a abecedně.
Otevřít rejstřík →