Coulomb
Nel 1785 Charles Coulomb appese a un filo d’argento un’asta leggera con una pallina di midollo di sambuco. Accanto fissò una seconda pallina uguale e le caricò entrambe. Le palline si respinsero e il filo si torse. Coulomb ruotava la testa del filo e osservava di quanti gradi bisognava torcerlo per dimezzare la distanza tra le palline. Ne servivano quattro volte tanti.
Così dimostrò che la forza tra le cariche diminuisce con il quadrato della distanza. Nel 1881 l’unità di carica prese il suo nome. Un coulomb è la carica che una corrente di un ampere trasporta in un secondo, circa 6,24·10¹⁸ elettroni. La batteria di un telefono contiene circa 14 000 coulomb, e un fulmine ne trasporta una ventina.
| Notazione | C |
| Definizione | amperesecondo · A·s · esattamente 1/e cariche elementari |
| Valori di riferimento | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · faraday — 96 485 C |
| Introdotta | 1881, Congresso internazionale degli elettricisti · nel SI dal 1960 |
| Norme | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Valori tipici | 1 µC — scintilla da un dito · 20 C — fulmine · 14 400 C — batteria del telefono |
01 · Definizione
Un ampere per un secondo
La carica Q è la quantità di elettricità. Se in un filo scorre una corrente di un ampere, attraverso la sua sezione passa un coulomb al secondo. La carica può essere positiva o negativa. Le cariche dello stesso segno si respingono, quelle di segno opposto si attraggono.
La carica non nasce dal nulla e non scompare. Quando si strofina l’ambra con la lana, gli elettroni passano soltanto da un corpo all’altro. La carica di qualsiasi corpo è un multiplo della carica dell’elettrone e. Dal 2019 questo numero è esatto: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
Dove ci sono più coulomb: in un fulmine o in un telefono
A sinistra, due recipienti si riempiono di carica su una scala logaritmica: ogni tacca vale mille volte di più. I punti blu sono elettroni. A destra, barre rosse mostrano l’energia della stessa carica, anch’essa in scala logaritmica. L’energia è la carica moltiplicata per la tensione, perciò barre e recipienti possono non concordare. Scegliete che cosa confrontare.
Sulle batterie la carica si indica in amperora: una corrente di un ampere trasporta 3600 C in un’ora. Una batteria da telefono da 4000 mAh contiene 14 400 C. L’energia si ottiene moltiplicando la carica per la tensione: 14 400 C a 3,85 V sono circa 55 kJ, ovvero 15 Wh.
Distanza dimezzata, forza quadruplicata
A sinistra, la bilancia vista di lato: un cilindro di vetro, un’asta con una pallina appesa a un filo d’argento e, accanto, una seconda pallina fissa. Al centro, lo stesso cilindro visto dall’alto, con una scala in gradi sulla parete. La freccia rossa è la forza con cui le cariche respingono la pallina; quella d’ottone, la forza del filo che la richiama indietro. A destra, la testa del filo: ruotandola, il filo si torce di più e le palline si avvicinano. In basso a destra si annotano le misure: l’angolo tra le palline e la torsione totale del filo. I quadratini sono i valori della memoria di Coulomb.
Le palline sono cariche e si respingono. Ruotate la testa del filo.
02 · Conversione
| Unità | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Il faraday è la carica di una mole di elettroni, 96 485 C. È quanto serve per depositare 108 g d’argento da una soluzione.
Una batteria da 4000 mAh contiene 14 400 C, ma a 3,85 V sono appena 15 Wh circa di energia.
Lo statcoulomb del sistema CGS vale circa tre decimiliardesimi di coulomb.
03 · Ordini di grandezza
04 · Strumenti di misura
05 · Regole di scrittura
06 · Unità vicine
07 · Sezione storica
Dal 2019 il SI fissa il valore della carica elementare: esattamente 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. L’ampere è ora un flusso di tali cariche al secondo, e un coulomb contiene esattamente 1/e cariche elementari, circa 6,24·10¹⁸.
Un tempo l’ampere si definiva tramite la forza tra conduttori, e prima ancora tramite l’argento. Nel 1908 l’«ampere internazionale» depositava da una soluzione 1,118 mg d’argento al secondo, cioè ogni coulomb dava 1,118 mg. Oggi la carica si può contare un elettrone alla volta: una pompa a singolo elettrone li trasferisce uno per uno a una frequenza stabilita.
Catalogo delle grandezze
tutto l'indice →Le sette unità di base del SI
Una goccia d'acido cambia il colore del succo, il sale colora la fiamma, l'acqua gela con un colpo. Sotto, tutte le schede di Simetrium, per disciplina e in ordine alfabetico.
Apri l'indice →