کولن
در سال 1785 شارل کولن بازویی سبک را با گویچه‌ای از مغز ساقهٔ آقطی به رشته‌ای نقره‌ای آویخت. کنار آن گویچهٔ دیگری مانند آن را ثابت کرد و هر دو را باردار کرد. گویچه‌ها یکدیگر را راندند و رشته پیچید. کولن سرِ رشته را می‌چرخاند و می‌دید چند درجه باید آن را بپیچاند تا فاصلهٔ گویچه‌ها نصف شود. پاسخ چهار برابر بود.
او این‌گونه نشان داد که نیروی میان بارها با مربع فاصله نسبت وارون دارد. در سال 1881 یکای بار را به نام او نامیدند. یک کولن باری است که جریان یک آمپری در یک ثانیه جابه‌جا می‌کند، حدود 6,24·10¹⁸ الکترون. باتری گوشی حدود 14 000 کولن در خود نگه می‌دارد و آذرخش حدود بیست کولن جابه‌جا می‌کند.
| نشانه | C |
| تعریف | آمپر-ثانیه · A·s · دقیقاً 1/e بار بنیادی |
| مقادیر مرجع | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · فارادی — 96 485 C |
| وارد شد | 1881، کنگرهٔ بین‌المللی برق‌دانان · در SI از 1960 |
| استانداردها | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| مقدارهای نمونه | 1 µC — جرقهٔ سرانگشت · 20 C — آذرخش · 14 400 C — باتری گوشی |
01 · تعریف
یک آمپر به مدت یک ثانیه
بار Q مقدار الکتریسیته است. اگر در سیمی جریان یک آمپر برقرار باشد، در هر ثانیه یک کولن از سطح مقطع آن می‌گذرد. بار می‌تواند مثبت یا منفی باشد. بارهای هم‌نام یکدیگر را می‌رانند و بارهای ناهم‌نام یکدیگر را می‌ربایند.
بار از هیچ پدید نمی‌آید و از میان نمی‌رود. وقتی کهربا را با پشم می‌مالند، الکترون‌ها فقط از جسمی به جسم دیگر می‌روند. بار هر جسمی مضرب درستی از بار الکترون e است. از 2019 این عدد دقیق است: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
کولن بیشتر کجاست: در آذرخش یا در گوشی
در چپ دو ظرف هست که بر پایهٔ مقیاس لگاریتمی از بار پر می‌شوند: هر درجه هزار برابر درجهٔ پیشین است. نقطه‌های آبی الکترون‌ها هستند. در راست، نوارهای قرمز انرژی همان بار را نشان می‌دهند، آن هم لگاریتمی. انرژی برابر بار ضرب در ولتاژ است، از این رو نوارها و ظرف‌ها می‌توانند با هم نخوانند. انتخاب کنید چه چیزی را مقایسه کنید.
روی باتری‌ها بار را به آمپرساعت می‌نویسند: جریان یک آمپر در یک ساعت 3600 C جابه‌جا می‌کند. باتری گوشی 4000 mAh، مقدار 14 400 C بار نگه می‌دارد. انرژی از ضرب بار در ولتاژ به دست می‌آید: 14 400 C در 3,85 V حدود 55 kJ است، یعنی 15 Wh.
دو برابر نزدیک‌تر — چهار برابر قوی‌تر
در چپ ترازو از پهلو: استوانهٔ شیشه‌ای، بازویی با گویچه که از رشتهٔ نقره‌ای آویزان است، و کنارش گویچهٔ دوم که ثابت است. در میانه همان استوانه از بالا، با درجه‌بندی بر دیواره‌اش. پیکان قرمز نیرویی است که بارها با آن گویچه را می‌رانند، و پیکان برنجی نیروی رشته که آن را به عقب می‌کشد. در راست سرِ رشته است: با چرخاندن آن رشته بیشتر می‌پیچد و گویچه‌ها نزدیک‌تر می‌شوند. پایین سمت راست اندازه‌گیری‌ها ثبت می‌شوند: زاویهٔ میان گویچه‌ها و پیچش کل رشته. مربع‌ها اعدادی از گزارش کولن هستند.
گویچه‌ها باردارند و یکدیگر را می‌رانند. سرِ رشته را بچرخانید.
02 · تبدیل
| یکا | مقدار | کجا دیده می‌شود |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
فارادی بار یک مول الکترون است، 96 485 C. این مقدار بار برای نشاندن 108 g نقره از محلول لازم است.
باتری 4000 mAh، مقدار 14 400 C بار نگه می‌دارد، اما در 3,85 V این تنها حدود 15 Wh انرژی است.
استات‌کولن دستگاه CGS حدود سه ده‌میلیاردم کولن است.
03 · مرتبه‌های بزرگی
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
05 · قواعد نگارش
06 · یکاهای همسایه
07 · بخش تاریخی
از 2019 مقدار بار بنیادی در SI تثبیت شده است: دقیقاً 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. آمپر اکنون شار چنین بارهایی در ثانیه است و هر کولن دقیقاً 1/e بار بنیادی دارد، حدود 6,24·10¹⁸.
پیش‌تر آمپر را از راه نیروی میان دو سیم تعریف می‌کردند، و پیش از آن از راه نقره. در سال 1908 «آمپر بین‌المللی» در هر ثانیه 1,118 mg نقره از محلول می‌نشاند، یعنی هر کولن 1,118 mg نقره می‌داد. امروز بار را می‌توان دانه‌دانه شمرد: پمپ تک‌الکترونی الکترون‌ها را یکی‌یکی و با بسامدی معین جابه‌جا می‌کند.
فهرست کمیت‌ها
همهٔ فهرست ←هفت یکای پایهٔ SI
یک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.
باز کردن فهرست ←