Кулон

Кулон (енгл, Шаблон:Јез-фр; симбол: C) је СИ јединица наелектрисања и дефинише се као количина наелектрисања коју пренесе електрична струја јачине једног ампера за једну секунду. Кулон је 6,241506×10¹⁸ пута већи од наелектрисања једног електрона. Кулон је добио назив по Шарл-Огистен де Кулону.

Историјски је кулон дефинисан као наелектрисање које се испоручује електричном струјом од једног ампера у једној секунди, при чему је ампер дефинисан као струја потребна за генерисање магнетне силе од 0,2 микроњутна по метру између 2 паралелне жице удаљене 1 метар. Према редефинисању основних јединица СИ из 2019. године, које је ступило на снагу 20. маја 2019. године, елементарном наелектрисању је додељена тачна вредност од Шаблон:Val, чинећи кулон тачно 1/(Шаблон:Val) = Шаблон:Sfrac елементарних набоја. Исти број електрона има исту величину, али супротан знак наелектрисања, односно наелектрисање од -1 C. Ово чини кулон једном од ретких СИ јединица које зависе од вредности само једне од константи која дефинише СИ. Упркос томе, кулон је помало нескладно, и даље класификован као изведена јединица, а ампер је и даље класификован као основна јединица СИ.

Име и нотација

Кулон је добио име по Шарл-Огистен де Кулону. Као и код сваке СИ јединице која је названа по особу, њен симбол почиње великим словом (C), али када је написан у целости, следи правила за писање великим словом заједничких именица; тј. „кулон” се пише великим словом на почетку реченице и у насловима, док се иначе пише малим словом.

Дефиниција

СИ дефинише кулон у смислу ампера и секунде: 1 C = 1 A × 1 s. Редефинисање ампера и других основних јединица СИ из 2019. фиксирало је нумеричку вредност елементарног наелектрисања када је изражено у кулонима, и стога је фиксирало вредност кулона када је изражен као вишекратник основног наелектрисања (нумеричке вредности тих величина су мултипликативне инверзне вредности једни од других). Ампер се дефинише узимањем фиксне нумеричке вредности елементарног наелектрисања e на Шаблон:Val кулона. Ампер је раније дефинисан у смислу две жице бесконачног опсега.

Дакле, 1 кулон је тачно $$\begin{array}{cc}1\mathrm{C}& =\frac{1}{1.602176634\times 10^{-19}}e\\ & =\frac{1}{1.602176634}\times 10^{19}e\\ & =\frac{10^{28}}{1602176634}e\\ & =\frac{5\times 10^{27}}{801088317}e\text{ (written in lowest terms) }\\ & =6241509074460762607+\frac{621837581}{801088317}e\\ \end{array}$$

елементарних набоја где је $\frac{621837581}{801088317}=\frac{621837581}{3^2\times 19\times 389\times 12043}\approx 0.77624\dots$ и бројилац $621837581$ је прост број. Дакле, један кулон је наелектрисање од приближно Шаблон:Val, где је број реципрочан од Шаблон:Physconst Немогуће је реализовати тачно 1 C наелектрисања, пошто број елементарних наелектрисања није цео број.

До 1878. Британско удружење за унапређење науке дефинисало је волт, ох и фарад, али не и кулон. Године 1881, Међународни електрични конгрес, сада Међународна електротехничка комисија (IEC), одобрио је волт као јединицу за електромоторну силу, ампер као јединицу за електричну струју и кулон као јединицу електричног набоја. У то време, волт је дефинисан као разлика потенцијала, тј. оно што се данас назива „напон”, преко проводника када струја од једног ампера распрши један ват снаге. Кулон (касније „апсолутни кулон” или „абкулон” за вишезначност) је био део EMU система јединица. „Међународни кулон” заснован на лабораторијским спецификацијама за његово мерење увео је IEC 1908. Читав скуп „репродуктибилних јединица” је напуштен 1948. и „међународни кулон” је постао модерни кулон.

Алтернативна дефиниција

Пошто су Џозефсоновој и фон Клицинговој константи дате конвенцијом утврђене вредности, могуће је да се комбинују ове вредности (K_J ≡ 4,835 979×10¹⁴ Hz/V и R_K ≡ 2,5812807×10⁴ Ω) како би се створила алтернативна (не још званична) дефиниција кулона. Тада је кулон тачно 6,24150962915265×10¹⁸ елементарног наелектрисања.

СИ префикси

Као и друге СИ јединице, кулон се може модификовати додавањем префикса који га множи са степеном од 10.

Конверзије

• Величина електричног наелектрисања једног мола елементарних наелектрисања (приближно Шаблон:Physconst, Авогадро број) је позната као фарадејева јединица наелектрисања (уско повезана са Фарадејевом константом). Један фарадан је једнак Шаблон:Physconst У смислу Авогадро константе (N_A), један кулон је једнак приближно Шаблон:Val × N_A елементарних наелектрисања.
• Кондензатор од једног фарада може задржати један кулон при паду од једног волта.
• Један ампер сат је једнак 3600 C, дакле Шаблон:Val = 3.6 C.
• Један статкулон (statC), застарела CGS електростатичка јединица наелектрисања (esu), је приближно3.3356Шаблон:E C или око једне трећине нанокулона.

У свакодневној употреби

• Наелектрисања у статичком електрицитету услед трљања материјала су обично неколико микрокулона.
• Количина наелектрисања која путује кроз муњу је типично око 15 C, иако за велике ударе то може бити и до 350 C.
• Количина наелектрисања које путује кроз типичну алкалну АА батерију од потпуног пуњења до пражњења је око 5 kC = 5000 C ≈ 1400 mA⋅h.
• Типична батерија паметног телефона може да држи 10,800 C ≈ 3000 mA⋅h.

Види још

• СИ
• Фарадејева константа
• Кулонов закон

Литература

• Шаблон:GreenBook3rd
• Шаблон:GreenBook2nd
• Coulomb (1785b) "Second mémoire sur l’électricité et le magnétisme," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 578–611. In this publication, Coulomb carries out the "determination according to which laws both the Magnetic and the Electric fluids act, either by repulsion or by attraction.
• Coulomb (1785c) "Troisième mémoire sur l’électricité et le magnétisme," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 612–638. "On the quantity of Electricity that an isolated body loses in a certain time period, either by contact with less humid air or in the supports more or less idio-electric."
• Coulomb (1786) "Quatrième mémoire sur l’électricité," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 67–77. "Where two principal properties of the electric fluid are demonstrated: first, that this fluid does not expand into any object according to a chemical affinity or by an elective attraction, but that it divides itself between different objects brought into contact; second, that in conducting objects, the fluid, having achieved a state of stability, expands on the surface of the body and does not penetrate into the interior." (1786)
• Coulomb (1787) "Cinquième mémoire sur l’électricité," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 421–467. "On the manner in which the electric fluid divides itself between conducting objects brought into contact and the distribution of this fluid on the different parts of the surface of this object." (1787)
• Coulomb (1788) "Sixième mémoire sur l’électricité," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 617–705. "Continuation of research into the distribution of the electric fluid between several conductors. Determination of electric density at different points on the surface of these bodies." (1788)
• Coulomb (1789) "Septième mémoire sur l’électricité et le magnétisme," Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pages 455–505. "On magnetism"
• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite conference

Спољашње везе

• Шаблон:Commons category-inline