Coulomb
Em 1785, Charles Coulomb suspendeu num fio de prata um braço leve com uma pequena esfera de medula de sabugueiro. Ao lado fixou outra esfera igual e carregou ambas. As esferas repeliram-se e o fio torceu-se. Coulomb rodava a cabeça do fio e observava quantos graus era preciso torcê-lo para reduzir para metade a distância entre as esferas. Eram precisos quatro vezes mais.
Assim mostrou que a força entre cargas diminui com o quadrado da distância. A unidade de carga recebeu o seu nome em 1881. Um coulomb é a carga que uma corrente de um ampere transporta num segundo, cerca de 6,24·10¹⁸ eletrões. A bateria de um telemóvel guarda cerca de 14 000 coulombs, e um raio transporta cerca de vinte.
| Notação | C |
| Definição | ampere-segundo · A·s · exatamente 1/e cargas elementares |
| Valores de referência | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · faraday — 96 485 C |
| Introduzida | 1881, Congresso Internacional de Eletricistas · no SI desde 1960 |
| Normas | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Valores típicos | 1 µC — faísca de um dedo · 20 C — raio · 14 400 C — bateria de telemóvel |
01 · Definição
Um ampere durante um segundo
A carga Q é a quantidade de eletricidade. Se num fio passa uma corrente de um ampere, atravessa a sua secção um coulomb por segundo. A carga pode ser positiva ou negativa. Cargas do mesmo sinal repelem-se, cargas de sinais opostos atraem-se.
A carga não surge do nada nem desaparece. Quando se esfrega âmbar com lã, os eletrões apenas passam de um corpo para o outro. A carga de qualquer corpo é um múltiplo da carga do eletrão e. Desde 2019, este número é exato: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
Onde há mais coulombs: num raio ou num telemóvel
À esquerda, dois recipientes enchem-se de carga numa escala logarítmica: cada divisão vale mil vezes mais. Os pontos azuis são eletrões. À direita, barras vermelhas mostram a energia da mesma carga, também em escala logarítmica. A energia é a carga multiplicada pela tensão, por isso as barras e os recipientes podem não coincidir. Escolha o que comparar.
Nas baterias, a carga é indicada em amperes-hora: uma corrente de um ampere transporta 3600 C numa hora. Uma bateria de telemóvel de 4000 mAh guarda 14 400 C. A energia obtém-se multiplicando a carga pela tensão: 14 400 C a 3,85 V são cerca de 55 kJ, ou 15 Wh.
Duas vezes mais perto, quatro vezes mais forte
À esquerda, a balança vista de lado: um cilindro de vidro, um braço com uma pequena esfera suspenso num fio de prata e, ao lado, uma segunda esfera fixa. Ao centro, o mesmo cilindro visto de cima, com uma escala em graus na parede. A seta vermelha é a força com que as cargas repelem a esfera; a de latão, a força do fio que a puxa de volta. À direita, a cabeça do fio: rodando-a, o fio torce-se mais e as esferas aproximam-se. Em baixo, à direita, registam-se as medições: o ângulo entre as esferas e a torção total do fio. Os quadrados são os valores da memória de Coulomb.
As esferas estão carregadas e repelem-se. Rode a cabeça do fio.
02 · Conversão
| Unidade | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
O faraday é a carga de uma mole de eletrões, 96 485 C. É o necessário para depositar 108 g de prata a partir de uma solução.
Uma bateria de 4000 mAh guarda 14 400 C, mas a 3,85 V isso são apenas cerca de 15 Wh de energia.
O statcoulomb do sistema CGS vale cerca de três décimos de nanocoulomb.
03 · Ordens de grandeza
04 · Instrumentos de medição
05 · Regras de escrita
06 · Unidades vizinhas
07 · Secção histórica
Desde 2019, o SI fixa o valor da carga elementar: exatamente 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C. O ampere é agora um fluxo de tais cargas por segundo, e um coulomb contém exatamente 1/e cargas elementares, cerca de 6,24·10¹⁸.
Antigamente, o ampere era definido pela força entre condutores e, ainda antes, pela prata. Em 1908, o «ampere internacional» depositava 1,118 mg de prata por segundo a partir de uma solução, ou seja, cada coulomb dava 1,118 mg. Hoje a carga pode ser contada unidade a unidade: uma bomba de eletrão único transfere os eletrões um a um com uma frequência definida.
Catálogo de grandezas
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