Coulomb
In 1785 hing Charles Coulomb aan een zilverdraad een licht balkje met een bolletje van vlierpit. Daarnaast zette hij een tweede, gelijk bolletje vast en laadde ze allebei op. De bolletjes stootten elkaar af en de draad raakte getordeerd. Coulomb draaide aan de kop van de draad en keek hoeveel graden hij hem moest verdraaien om de afstand tussen de bolletjes te halveren. Dat bleek vier keer zoveel.
Zo liet hij zien dat de kracht tussen ladingen afneemt met het kwadraat van de afstand. In 1881 werd de eenheid van lading naar hem vernoemd. Eén coulomb is de lading die een stroom van één ampère in één seconde verplaatst, ongeveer 6,24·10¹⁸ elektronen. Een telefoonaccu bevat zo’n 14 000 coulomb, een bliksemflits verplaatst er ongeveer twintig.
| Aanduiding | C |
| Definitie | ampèreseconde · A·s · precies 1/e elementaire ladingen |
| Referentiewaarden | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · faraday — 96 485 C |
| Ingevoerd | 1881, Internationaal Congres van Elektriciens · sinds 1960 in het SI |
| Normen | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Typische waarden | 1 µC — vonk van een vinger · 20 C — bliksem · 14 400 C — telefoonaccu |
01 · Definitie
Een ampère gedurende een seconde
Lading Q is de hoeveelheid elektriciteit. Loopt er door een draad een stroom van één ampère, dan gaat er elke seconde één coulomb door de doorsnede. Lading kan positief of negatief zijn. Gelijke ladingen stoten elkaar af, tegengestelde trekken elkaar aan.
Lading ontstaat niet uit het niets en verdwijnt niet. Als je barnsteen met wol wrijft, gaan er alleen elektronen van het ene voorwerp naar het andere. De lading van elk voorwerp is een veelvoud van de elektronlading e. Sinds 2019 is dit getal exact: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
Waar zitten meer coulombs: in de bliksem of in een telefoon
Links twee vaten die op een logaritmische schaal met lading gevuld zijn: elke streep is duizend keer meer. De blauwe stippen zijn elektronen. Rechts tonen rode balken de energie van dezelfde lading, ook logaritmisch. Energie is lading maal spanning, daarom kunnen de balken en de vaten uiteenlopen. Kies wat je wilt vergelijken.
Op accu’s staat de lading in ampère-uur: een stroom van één ampère verplaatst in een uur 3600 C. Een telefoonaccu van 4000 mAh bevat 14 400 C. Energie krijg je door lading met spanning te vermenigvuldigen: 14 400 C bij 3,85 V is ongeveer 55 kJ, of 15 Wh.
Twee keer zo dichtbij — vier keer zo sterk
Links de balans van opzij: een glazen cilinder, een balkje met een bolletje aan een zilverdraad, en daarnaast een tweede, vastgezet bolletje. In het midden dezelfde cilinder van bovenaf, met een gradenschaal op de wand. De rode pijl is de kracht waarmee de ladingen het bolletje afstoten, de messing pijl de kracht van de draad die het terugtrekt. Rechts de kop van de draad: draai je eraan, dan wordt de draad sterker getordeerd en komen de bolletjes dichter bij elkaar. Rechtsonder worden de metingen genoteerd: de hoek tussen de bolletjes en de totale torsie van de draad. De vierkantjes zijn de getallen uit het verslag van Coulomb.
De bolletjes zijn geladen en stoten elkaar af. Draai aan de kop van de draad.
02 · Omrekening
| Eenheid | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
De faraday is de lading van een mol elektronen, 96 485 C. Zoveel is nodig om 108 g zilver uit een oplossing neer te slaan.
Een accu van 4000 mAh bevat 14 400 C, maar bij 3,85 V is dat maar ongeveer 15 Wh energie.
De statcoulomb uit het CGS-stelsel is ongeveer drie tienmiljardste coulomb.
03 · Ordes van grootte
04 · Meetinstrumenten
05 · Schrijfregels
06 · Naburige eenheden
07 · Historisch deel
Sinds 2019 legt het SI de waarde van de elementaire lading vast: precies 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. De ampère is nu een stroom van zulke ladingen per seconde, en één coulomb bevat precies 1/e elementaire ladingen, ongeveer 6,24·10¹⁸.
Vroeger werd de ampère gedefinieerd via de kracht tussen draden, en nog eerder via zilver. In 1908 sloeg de ‘internationale ampère’ 1,118 mg zilver per seconde uit een oplossing neer, dus elke coulomb leverde 1,118 mg. Nu kan lading stuk voor stuk worden geteld: een één-elektronpomp verplaatst elektronen een voor een met een vaste frequentie.
Catalogus van grootheden
de hele index →De zeven SI-basiseenheden
Een druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.
Index openen →