कूलॉम
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: विद्युत आवेश
01 · परिभाषा
कूलॉम ने आवेशित गोली को महीन धागे से लटकाया और ऐंठन के कोण से प्रतिकर्षण का बल नापा। पूरे स्थिर विद्युत को थामे रखने वाला नियम इसी तरह मिला।
एक कूलॉम वह आवेश है जो एक ऐम्पियर की धारा पर एक सेकंड में तार से गुज़रता है। स्थिर विद्युत के लिए यह बहुत ज़्यादा है और बिजली की लाइन के लिए बहुत कम: बिजली गिरने पर दसियों कूलॉम जाते हैं, जबकि सिंथेटिक स्वेटर से निकली चिंगारी माइक्रोकूलॉम भर होती है। फ़ोन की बैटरी लगभग ग्यारह हज़ार कूलॉम रखती है, पर उन्हें गिनने का चलन मिलीऐम्पियर-घंटों में है। 2019 से कड़ी उलट गई: मूल आवेश को ठीक संख्या से बाँध दिया गया, और कूलॉम अब ठीक 6 241 509 074 460 762 607.776 मूल आवेश है।
बालों से रगड़ी कंघी माइक्रोकूलॉम के दसवें हिस्से भर का आवेश ढोती है; कालीन पार कर आया आदमी लगभग एक माइक्रोकूलॉम, और इतने से ही एक सेंटीमीटर की चिंगारी निकल आती है। तूफ़ानी बादल का आवेश कई दसियों कूलॉम तक पहुँचता है, और बिजली का एक प्रहार पाँच से तीस तक ले जाता है। विद्युतदर्शी जो कुछ दिखाता है वह सब इकाई के अरबवें हिस्सों में है: आवेशों के बीच का बल दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती है और इतनी तेज़ी से बढ़ता है कि कोई गिनने लायक मात्रा जमा होने से बहुत पहले ही पिंड एक-दूसरे को धकेल देते हैं।
02 · रूपांतरण
आवेश डालिए — पत्रक उसे हर इकाई में खोल देगा
ऐम्पियर-घंटा वही आवेश है, बस सेकंड की जगह घंटा: गुणक ठीक 3600। फैराडे एक मोल इलेक्ट्रॉनों का आवेश है, विद्युत रसायन की इकाई।
फैराडे बिजली को रसायन से बाँधता है: इलेक्ट्रोड पर एकसंयोजी पदार्थ का एक मोल जमा करने के लिए 96 485 कूलॉम गुज़ारने पड़ते हैं। यहीं से फैराडे नियतांक इलेक्ट्रॉन के आवेश और आवोगाद्रो संख्या के गुणनफल के रूप में निकलता है, और 2019 से दोनों गुणक ठीक-ठीक हैं — तो वह ख़ुद भी ठीक है। सारा विद्युत लेपन इसी नियम पर टिका है: परत की मोटाई गुज़रे आवेश से गिनी जाती है, समय या वोल्टता से नहीं।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलता है |
|---|---|---|---|
| C | कूलॉम, SI इकाई | 1 | भौतिकी, विद्युत अभियांत्रिकी |
| mC | मिलीकूलॉम | 1000 | फ़्लैश, डिफ़िब्रिलेटर |
| µC | माइक्रोकूलॉम | 1000000 | स्थिर विद्युत |
| nC | नैनोकूलॉम | 1·10⁹ | स्थिर विद्युतिकी, धूलकण |
| A·h | ऐम्पियर-घंटा | 2.778·10⁻⁴ | संचायक, बैटरियाँ |
| mA·h | मिलीऐम्पियर-घंटा | 0.2778 | फ़ोन, लैपटॉप |
| statC | फ़्रैंकलिन, CGS स्थिरवैद्युत पद्धति | 2.998·10⁹ | पुरानी सैद्धांतिक भौतिकी |
| abC | ऐबकूलॉम, CGS विद्युतचुंबकीय पद्धति | 0.1 | विद्युतचुंबकीय CGS |
| फैराडे | एक मोल इलेक्ट्रॉनों का आवेश | 1.036·10⁻⁵ | विद्युत रसायन, विद्युत लेपन |
| e | मूल आवेश | 6.242·10¹⁸ | परमाणु और नाभिकीय भौतिकी |
| A·h | ऐम्पियर-घंटा | 2.778·10⁻⁴ | ऊर्जा अभियांत्रिकी, संचायक |
| C | कूलॉम | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
ऐम्पियर-घंटा वही आवेश है, बस सेकंड की जगह घंटा: गुणक ठीक 3600। फैराडे एक मोल इलेक्ट्रॉनों का आवेश है, विद्युत रसायन की इकाई।
03 · परिमाण की कोटियाँ
इलेक्ट्रॉन से तूफ़ानी बादल तकएक कूलॉम: एक ऐम्पियर एक सेकंड तक
04 · मापक यंत्र
आवेश किससे नापते हैं
साझा छड़ पर आवेश जितना बड़ा, दो सोने की पत्तियाँ उतना ही चौड़ा खुलती हैं। यंत्र विभव दिखाता है, और आवेश ज्ञात धारिता से गुणा करके मिलता है। यह पिकोकूलॉम के अंश तक पकड़ लेता है और धारा बिलकुल नहीं खींचता — इसी से अठारहवीं सदी से जीवित है।
एक विद्युत-अपघट्य सेल, जिसमें गुज़रा हुआ आवेश जमी हुई धातु के द्रव्यमान में बदल जाता है। इलेक्ट्रोड को पहले और बाद में तौलते हैं, और फैराडे के नियम से आवेश निकल आता है। धीमा, पर निरपेक्ष: परिणाम किसी भी विद्युत मानक पर निर्भर नहीं करता।
ख़ुद कूलॉम का यंत्र: डंडी के सिरे पर लगी आवेशित गोली स्थिर गोली से धकेली जाती है, धागा ऐंठता है, और घूमने का कोण बल दे देता है। व्युत्क्रम वर्ग का नियम 1785 में इसी तरह स्थापित हुआ — नाप से, अटकल से नहीं।
बैटरी के भीतर की चिप शंट पर धारा लगातार नापती है और समय के साथ जोड़ती जाती है, जिससे ख़र्च हुआ आवेश निकल आता है। फ़ोन पर बैटरी का प्रतिशत यही राशि दिखाती है, वोल्टता नहीं — हालाँकि त्रुटि जमा होती रहती है, जिसे पूरा चार्ज होने पर शून्य कर दिया जाता है।
05 · लेखन नियम
बड़ा C — पर सेल्सियस डिग्री नहीं
एक ही संकेत SI में दो बार लिया गया है: डिग्री के चिह्न के बिना यह आवेश है, चिह्न के साथ तापमान। ऐम्पियर-घंटा SI इकाई नहीं है पर व्यवहार में मान्य है; इसे गुणन बिंदु के साथ लिखना चाहिए: A·h, न Ah और न A/h। आवेश राशि का संकेत तिरछा Q है, इकाई का सीधा C: Q = 4.5 C में तिरछा और सीधा टाइप अर्थ अलग करते हैं। रूसी संकेत Кл है। आवेश ऋणात्मक भी होता है, और चिह्न मान का हिस्सा है: इलेक्ट्रॉन पर −1.6·10⁻¹⁹ C, प्रोटॉन पर +1.6·10⁻¹⁹ C। इनका परिमाण ठीक-ठीक बराबर है।
आवेश राशि का संकेत तिरछा Q है, इकाई का सीधा C: सूत्र Q = 4.5 C में भेद तिरछा और सीधा टाइप ही उठाते हैं। रूसी संकेत Кл है। ऐम्पियर-घंटा पंक्ति के बीच बिंदु के साथ या संकेतों के बीच स्थान छोड़कर लिखा जाता है, कभी जोड़कर नहीं: A·h, न कि Ah। अकेला छोटा c उपसर्ग सेंटी- और प्रकाश की चाल का संकेत है, जिनका आवेश से कोई नाता नहीं।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
कूलॉम धारा और वोल्टता के बीच खड़ा है: धारा प्रति सेकंड का आवेश है, और धारिता प्रति वोल्ट का आवेश। दोनों संबंध एक ही पंक्ति में आ जाते हैं।
Simetrium के पत्रकों में से कूलॉम से सटे हैं ऐंपियर, जिसका प्रति सेकंड आवेश वही है, फैरड और वोल्ट उसी सूत्र से निकले ऐम्पियर-घंटा उसी आवेश की रोज़मर्रा माप के रूप में, और मोल, जिसके ज़रिए आवेश पदार्थ की मात्रा से जुड़ता है।
07 · ऐतिहासिक भाग
वह आवेश, जिसे समझने से पहले गिनना सीख लिया गया
शार्ल कूलॉम ने डंडी को महीन चाँदी के धागे से लटकाया और ऐंठन के कोण से आवेशित गोलियों के बीच का बल नापा। दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपात का संबंध प्रयोग से निकला, यद्यपि इसके बारे में अटकलें पहले भी लगाई जा चुकी थीं।
अंतर्राष्ट्रीय विद्युतविद सम्मेलन ने एक साथ कई इकाइयों को नाम बाँटे: वोल्ट, ऐम्पियर, ओम, कूलॉम और फ़ैरड एक ही वर्ष प्रकट हुए। आवेश को धारा के ज़रिए परिभाषित किया गया, उलटा नहीं — धारा नापना आसान था।
रॉबर्ट मिलिकन आवेशित तेल की नन्ही बूँदों को विद्युत क्षेत्र से थामे रखते थे और उन्होंने पाया कि उनके आवेश एक ही राशि के गुणज हैं। इस तरह आवेश की असांतत्यता सिद्ध हुई और मूल आवेश का मान मिला — हवा की श्यानता ग़लत लेने के कारण आधे प्रतिशत की त्रुटि के साथ। अंतर्राष्ट्रीय कूलॉम चाँदी के कूलॉममापी से तय होता था: वह आवेश जो 1.118 मिलीग्राम चाँदी जमा करे। आज के मान से वह पाँचवें अंक पर अलग हो जाता था।
ऐम्पियर को इलेक्ट्रॉन के नियत आवेश से नए सिरे से परिभाषित किया गया, और कूलॉम को दूसरी, ठीक माप मिली: मूल आवेशों की पूर्ण संख्या। चालकों के बीच के बल वाली ऐम्पियर की पुरानी परिभाषा उस चुंबकीय नियतांक के साथ चली गई, जो अब ठीक नहीं रहा।
वह इकाई जिसका कोई मानक नहीं और ज़रूरत भी नहीं
आवेश रखा नहीं जाता: जमा किया हुआ हर कूलॉम कुछ ही घंटों में विद्युतरोधन से, हवा से और अपनी ही सतह से रिसकर चला जाता है। इसीलिए वस्तु के रूप में कूलॉम का कोई मानक न है और न कभी था — इकाई को समय के अंतराल में धारा नापकर साकार किया जाता है, और 2019 से इलेक्ट्रॉन गिनकर भी। एकल-इलेक्ट्रॉन पंप क्वांटम बिंदु से हर धड़कन पर एक इलेक्ट्रॉन गुज़ारते हैं: प्रति सेकंड एक अरब धड़कनें लगभग एक सौ साठ पिकोऐम्पियर की धारा देती हैं, जिसकी परिशुद्धता तक शास्त्रीय विधियाँ नहीं पहुँचतीं। वोल्ट — ऐम्पियर — ओम के त्रिकोण को क्वांटम प्रभावों से बंद करके कूलॉम को तीसरे स्वतंत्र रास्ते से पाने में मापविज्ञानी अब तक सफल नहीं हुए: विचलन अरबवें हिस्सों के स्तर पर हैं, और आज विद्युत मापों की परिशुद्धता की सीमा वही तय करते हैं।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 30 भाषाओं में।
अपने नाम वाली SI व्युत्पन्न इकाइयाँ
कूलॉम का पत्रक खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
गेरुए रंग में — ऐम्पियर और सेकंड, जिनसे कूलॉम बना हैदूसरी पद्धतियों में आवेश
पत्रक की भाषा
30 भाषाएँ। संकेत C अंतर्राष्ट्रीय है, पर आवेश की रोज़मर्रा माप अलग-अलग है: कुछ देशों में बैटरी की क्षमता मिलीऐम्पियर-घंटों में लिखी जाती है, कुछ में वाट-घंटों में।