Кулон
В 1785 году Шарль Кулон подвесил на серебряной нити лёгкое коромысло с шариком из бузинной сердцевины. Рядом он закрепил второй такой шарик и зарядил оба. Шарики оттолкнулись, нить закрутилась. Кулон поворачивал головку нити и смотрел, на сколько градусов её надо закрутить, чтобы сблизить шарики вдвое. Выходило — вчетверо больше.
Так он показал, что сила между зарядами падает как квадрат расстояния. Единицу заряда назвали в его честь в 1881 году. Один кулон — заряд, который ток в один ампер переносит за секунду, около 6,24·10¹⁸ электронов. Аккумулятор телефона хранит около 14 000 кулонов, а молния переносит около двадцати.
| Обозначение | C |
| Определение | ампер-секунда · A·s · ровно 1/e элементарных зарядов |
| Опорные значения | e — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C · 1 A·h — 3600 C · фарадей — 96 485 C |
| Введена | 1881, Международный конгресс электриков · в СИ с 1960 года |
| Стандарты | ISO 80000-6 · IEC 80000-6 · SI Brochure 9th ed. |
| Типичные значения | 1 µC — искра с пальца · 20 C — молния · 14 400 C — аккумулятор телефона |
01 · Определение
Ампер за секунду
Заряд Q — это количество электричества. Если по проводу идёт ток в один ампер, через его сечение за секунду проходит один кулон. Заряд бывает положительным и отрицательным. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.
Заряд не возникает из ничего и не пропадает. Когда трут янтарь о шерсть, электроны только переходят с одного тела на другое. Заряд любого тела кратен заряду электрона e. С 2019 года это число точное: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C.
Где больше кулонов: в молнии или в телефоне
Слева два сосуда, они наполнены зарядом по логарифмической шкале: каждое деление — в тысячу раз больше. Синие точки — электроны. Справа красные полосы показывают энергию того же заряда, тоже по логарифму. Энергия — это заряд, умноженный на напряжение, поэтому полосы и сосуды могут расходиться. Выберите, что сравнить.
На аккумуляторах заряд пишут в ампер-часах: ток в один ампер за час переносит 3600 C. Аккумулятор телефона на 4000 mAh хранит 14 400 C. Энергию получают, умножив заряд на напряжение: 14 400 C при 3,85 V — около 55 kJ, или 15 Wh.
Вдвое ближе — вчетверо сильнее
Слева весы сбоку: стеклянный цилиндр, на серебряной нити висит коромысло с шариком, рядом закреплён второй шарик. В середине тот же цилиндр сверху, на стенке шкала в градусах. Красная стрелка — сила, с которой заряды отталкивают шарик, латунная — сила нити, которая тянет его назад. Справа головка нити: повернув её, нить закручивают сильнее, и шарики сближаются. Внизу справа записываются замеры: угол между шариками и полная закрутка нити. Квадратики — числа из доклада Кулона.
Шарики заряжены и отталкиваются. Поворачивайте головку нити.
02 · Пересчёт
| Единица | Значение | Где встречается |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Фарадей — заряд моля электронов, 96 485 C. Столько нужно, чтобы осадить из раствора 108 g серебра.
Аккумулятор на 4000 mAh хранит 14 400 C, но при 3,85 V это всего около 15 Wh энергии.
Статкулон из системы СГС — около трёх десятимиллиардных кулона.
03 · Порядки величин
04 · Приборы измерения
05 · Правила записи
06 · Соседние единицы
07 · Исторический раздел
С 2019 года в СИ закреплено значение элементарного заряда: 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C ровно. Ампер теперь — это поток таких зарядов в секунду, а в одном кулоне ровно 1/e элементарных зарядов, около 6,24·10¹⁸.
Раньше ампер определяли через силу между проводами, а ещё раньше — через серебро. В 1908 году «международный ампер» осаждал из раствора 1,118 mg серебра в секунду, то есть каждый кулон давал 1,118 mg. Сейчас заряд можно считать поштучно: одноэлектронный насос перекачивает электроны по одному с заданной частотой.
Каталог величин
весь указатель →Семь основных единиц СИ
Капля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.
Открыть указатель →