쿨롬
1785년 샤를 쿨롱은 은실에 딱총나무 속심으로 만든 공이 달린 가벼운 막대를 매달았다. 그 옆에 같은 공을 하나 더 고정하고 두 공을 모두 대전시켰다. 공들은 서로 밀어냈고 실이 비틀렸다. 쿨롱은 실의 손잡이를 돌리며, 두 공 사이의 거리를 절반으로 줄이려면 실을 몇 도나 비틀어야 하는지 살폈다. 결과는 네 배였다.
이렇게 그는 전하 사이의 힘이 거리의 제곱에 반비례해 약해진다는 것을 보였다. 1881년 전하의 단위에 그의 이름이 붙었다. 1쿨롱은 1암페어의 전류가 1초 동안 옮기는 전하로, 전자 약 6.24·10¹⁸개에 해당한다. 스마트폰 배터리는 약 14 000쿨롱을 저장하고, 번개는 약 스무 쿨롱을 옮긴다.
| 기호 | C |
| 정의 | 암페어초 · A·s · 정확히 기본 전하 1/e개 |
| 기준값 | e — 1.602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · 패러데이 — 96 485 C |
| 도입 | 1881년, 국제전기회의 · 1960년부터 SI |
| 규격 | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| 대표 값 | 1 µC — 손가락 끝의 불꽃 · 20 C — 번개 · 14 400 C — 스마트폰 배터리 |
01 · 정의
1암페어를 1초
전하 Q는 전기의 양이다. 도선에 1암페어의 전류가 흐르면, 그 단면을 매초 1쿨롱이 지나간다. 전하에는 양전하와 음전하가 있다. 같은 종류의 전하는 서로 밀어내고, 다른 종류의 전하는 서로 끌어당긴다.
전하는 없던 데서 생기지도, 사라지지도 않는다. 호박을 양털에 문지르면 전자가 한 물체에서 다른 물체로 옮겨 갈 뿐이다. 어떤 물체의 전하든 전자의 전하 e의 정수배이다. 2019년부터 이 수는 정확한 값이다: 1.602 176 634·10⁻¹⁹ C.
쿨롱이 더 많은 쪽은: 번개일까, 스마트폰일까
왼쪽의 두 그릇에는 전하가 로그 눈금으로 채워진다. 눈금 한 칸마다 천 배씩 커진다. 파란 점은 전자다. 오른쪽의 빨간 막대는 같은 전하의 에너지를 보여 주며, 이것도 로그 눈금이다. 에너지는 전하에 전압을 곱한 값이어서 막대와 그릇의 크기가 서로 어긋날 수 있다. 비교할 것을 고르자.
배터리의 전하는 암페어시로 표시한다: 1암페어의 전류는 1시간에 3600 C를 옮긴다. 4000 mAh 스마트폰 배터리는 14 400 C를 저장한다. 에너지는 전하에 전압을 곱해서 얻는다: 3.85 V에서 14 400 C는 약 55 kJ, 곧 15 Wh이다.
두 배 가까이 — 네 배 세게
왼쪽은 옆에서 본 저울이다: 유리 원통 안에서 은실에 공 달린 막대가 매달려 있고, 옆에 두 번째 공이 고정되어 있다. 가운데는 같은 원통을 위에서 본 모습으로, 벽에 각도 눈금이 있다. 빨간 화살표는 전하가 공을 밀어내는 힘, 놋쇠색 화살표는 실이 공을 되당기는 힘이다. 오른쪽은 실의 손잡이다: 돌리면 실이 더 세게 비틀리고 두 공이 가까워진다. 오른쪽 아래에는 측정값이 기록된다: 두 공 사이의 각도와 실의 전체 비틀림이다. 네모는 쿨롱의 보고서에 나온 수치다.
두 공은 대전되어 서로 밀어낸다. 실 손잡이를 돌려 보자.
02 · 환산
| 단위 | 값 | 어디서 만나는가 |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
패러데이는 전자 1몰의 전하로, 96 485 C이다. 용액에서 은 108 g을 석출하는 데 꼭 이만큼이 필요하다.
4000 mAh 배터리는 14 400 C를 저장하지만, 3.85 V에서 그 에너지는 약 15 Wh에 불과하다.
CGS 단위계의 스탯쿨롱은 쿨롱의 약 백억분의 삼이다.
03 · 크기의 차수
04 · 측정 기기
05 · 표기 규칙
06 · 이웃 단위
07 · 역사 부문
2019년부터 SI는 기본 전하의 값을 정확히 1.602 176 634·10⁻¹⁹ C로 고정했다. 이제 암페어는 초당 흐르는 이런 전하의 흐름이고, 1쿨롱에는 정확히 1/e개, 약 6.24·10¹⁸개의 기본 전하가 들어 있다.
예전에는 암페어를 도선 사이의 힘으로, 그보다 더 전에는 은으로 정의했다. 1908년의 «국제 암페어»는 용액에서 초당 은 1.118 mg을 석출했으니, 쿨롱마다 1.118 mg이었다. 지금은 전하를 하나씩 셀 수 있다: 단전자 펌프가 정해진 진동수로 전자를 하나씩 옮긴다.
산 한 방울이 즙의 색을 바꾸고, 소금은 불꽃에 색을 입히고, 물은 한 번 두드리면 언다. 그 아래에 Simetrium의 모든 페이지가 분야별, 가나다순으로 있다.
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