Κουλόμπ
Το 1785 ο Σαρλ Κουλόμπ κρέμασε από ένα ασημένιο νήμα έναν ελαφρύ βραχίονα με ένα σφαιρίδιο από εντεριώνη αφροξυλιάς. Δίπλα στερέωσε ένα δεύτερο όμοιο σφαιρίδιο και φόρτισε και τα δύο. Τα σφαιρίδια απωθήθηκαν και το νήμα στρίφτηκε. Ο Κουλόμπ γύριζε την κεφαλή του νήματος και παρατηρούσε πόσες μοίρες έπρεπε να στρίψει το νήμα ώστε η απόσταση των σφαιριδίων να μειωθεί στο μισό. Η στρέψη έβγαινε τετραπλάσια.
Έτσι έδειξε ότι η δύναμη μεταξύ φορτίων μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης. Η μονάδα φορτίου πήρε το όνομά του το 1881. Ένα κουλόμπ είναι το φορτίο που μεταφέρει σε ένα δευτερόλεπτο ρεύμα ενός αμπέρ, περίπου 6,24·10¹⁸ ηλεκτρόνια. Η μπαταρία ενός τηλεφώνου αποθηκεύει περίπου 14 000 κουλόμπ, ενώ ένας κεραυνός μεταφέρει περίπου είκοσι.
| Σύμβολο | C |
| Ορισμός | αμπεροδευτερόλεπτο · A·s · ακριβώς 1/e στοιχειώδη φορτία |
| Τιμές αναφοράς | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · φαραντέι — 96 485 C |
| Εισήχθη | 1881, Διεθνές Συνέδριο Ηλεκτρολόγων · στο SI από το 1960 |
| Πρότυπα | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Τυπικές τιμές | 1 µC — σπινθήρας από το δάχτυλο · 20 C — κεραυνός · 14 400 C — μπαταρία τηλεφώνου |
01 · Ορισμός
Ένα αμπέρ για ένα δευτερόλεπτο
Το φορτίο Q είναι η ποσότητα ηλεκτρισμού. Αν σε ένα σύρμα ρέει ρεύμα ενός αμπέρ, από τη διατομή του περνά ένα κουλόμπ κάθε δευτερόλεπτο. Το φορτίο μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό. Τα ομώνυμα φορτία απωθούνται, τα ετερώνυμα έλκονται.
Το φορτίο δεν δημιουργείται από το τίποτα ούτε χάνεται. Όταν τρίβουμε κεχριμπάρι με μαλλί, τα ηλεκτρόνια απλώς περνούν από το ένα σώμα στο άλλο. Το φορτίο κάθε σώματος είναι πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου e. Από το 2019 ο αριθμός αυτός είναι ακριβής: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
Πού υπάρχουν περισσότερα κουλόμπ: στον κεραυνό ή στο τηλέφωνο
Αριστερά υπάρχουν δύο δοχεία που γεμίζουν με φορτίο σε λογαριθμική κλίμακα: κάθε υποδιαίρεση σημαίνει χίλιες φορές περισσότερο. Οι μπλε κουκκίδες είναι ηλεκτρόνια. Δεξιά, κόκκινες ράβδοι δείχνουν την ενέργεια του ίδιου φορτίου, επίσης σε λογαριθμική κλίμακα. Η ενέργεια είναι φορτίο επί τάση, γι' αυτό οι ράβδοι και τα δοχεία μπορεί να διαφέρουν. Επιλέξτε τι θα συγκρίνετε.
Στις μπαταρίες το φορτίο αναγράφεται σε αμπερώρες: ρεύμα ενός αμπέρ μεταφέρει 3600 C σε μία ώρα. Μια μπαταρία τηλεφώνου 4000 mAh αποθηκεύει 14 400 C. Την ενέργεια τη βρίσκουμε πολλαπλασιάζοντας το φορτίο με την τάση: 14 400 C στα 3,85 V δίνουν περίπου 55 kJ, ή 15 Wh.
Στη μισή απόσταση — τετραπλάσια δύναμη
Αριστερά ο ζυγός από το πλάι: ένας γυάλινος κύλινδρος, ένας βραχίονας με σφαιρίδιο κρεμασμένος από ασημένιο νήμα και δίπλα του ένα δεύτερο, σταθερό σφαιρίδιο. Στη μέση ο ίδιος κύλινδρος από πάνω, με κλίμακα μοιρών στο τοίχωμα. Το κόκκινο βέλος είναι η δύναμη με την οποία τα φορτία απωθούν το σφαιρίδιο, το ορειχάλκινο η δύναμη του νήματος που το τραβά πίσω. Δεξιά η κεφαλή του νήματος: όταν τη γυρίζετε, το νήμα στρίβει περισσότερο και τα σφαιρίδια πλησιάζουν. Κάτω δεξιά καταγράφονται οι μετρήσεις: η γωνία μεταξύ των σφαιριδίων και η συνολική στρέψη του νήματος. Τα τετραγωνάκια είναι οι αριθμοί από την αναφορά του Κουλόμπ.
Τα σφαιρίδια είναι φορτισμένα και απωθούνται. Γυρίστε την κεφαλή του νήματος.
02 · Μετατροπή
| Μονάδα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Το φαραντέι είναι το φορτίο ενός mol ηλεκτρονίων, 96 485 C. Τόσο χρειάζεται για να αποτεθούν 108 g αργύρου από ένα διάλυμα.
Μια μπαταρία 4000 mAh αποθηκεύει 14 400 C, αλλά στα 3,85 V αυτό είναι μόνο περίπου 15 Wh ενέργειας.
Το στατκουλόμπ του συστήματος CGS είναι περίπου τρία δεκάκις δισεκατομμυριοστά του κουλόμπ.
03 · Τάξεις μεγέθους
04 · Όργανα μέτρησης
05 · Κανόνες γραφής
06 · Γειτονικές μονάδες
07 · Ιστορικό μέρος
Από το 2019 το SI έχει καθορίσει την τιμή του στοιχειώδους φορτίου: ακριβώς 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. Το αμπέρ είναι πλέον ροή τέτοιων φορτίων ανά δευτερόλεπτο, και ένα κουλόμπ περιέχει ακριβώς 1/e στοιχειώδη φορτία, περίπου 6,24·10¹⁸.
Παλαιότερα το αμπέρ οριζόταν μέσω της δύναμης μεταξύ αγωγών, και ακόμη νωρίτερα μέσω του αργύρου. Το 1908 το «διεθνές αμπέρ» απέθετε από διάλυμα 1,118 mg αργύρου ανά δευτερόλεπτο, δηλαδή κάθε κουλόμπ έδινε 1,118 mg. Σήμερα το φορτίο μπορεί να μετρηθεί ένα ένα: μια αντλία μονού ηλεκτρονίου μεταφέρει ηλεκτρόνια ένα κάθε φορά με καθορισμένη συχνότητα.
Κατάλογος μεγεθών
όλο το ευρετήριο →Οι επτά θεμελιώδεις μονάδες του SI
Μια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.
Άνοιγμα ευρετηρίου →