Кулон

Единица электрического заряда, полученная в системе СИ

Кулон (символ: Кл ) — единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц ( СИ). ^{[1] [2]} Он равен электрическому заряду, передаваемому током силой 1 ампер за 1 секунду , и определяется через элементарный заряд e , приблизительно равный 6,241 509 × 10 ¹⁸  е . ^{[2] [1]}

Имя и история

Кулон назван в честь Шарля-Огюстена де Кулона . Как и каждая единица СИ , названная в честь человека, его символ начинается с заглавной буквы (С), но при написании полностью он следует правилам написания заглавных букв нарицательных существительных ; то есть кулон пишется с заглавной буквы в начале предложения и в заголовках, но в остальном пишется строчной буквой. ^[3]

К 1878 году Британская ассоциация содействия развитию науки определила вольт, ом и фарад, но не кулон. ^[4] В 1881 году Международный электрический конгресс , ныне Международная электротехническая комиссия (МЭК), утвердил вольт в качестве единицы электродвижущей силы, ампер в качестве единицы электрического тока и кулон в качестве единицы электрического заряда. [ ^5] В то время вольт определялся как разность потенциалов [т. е. то, что в настоящее время называется «напряжением (разницей)»] на проводнике, когда ток в один ампер рассеивает один ватт мощности. Кулон (позже «абсолютный кулон» или « абкулон » для устранения неоднозначности) был частью системы единиц EMU . «Международный кулон», основанный на лабораторных спецификациях для его измерения, был введен МЭК в 1908 году. Весь набор «воспроизводимых единиц» был отменен в 1948 году, и «международный кулон» стал современным кулоном. ^[6]

Определение

СИ определяет кулон , принимая значение элементарного заряда e равным1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  Кл , ^[7] но ранее определялся в терминах силы между двумя проводами. Кулон изначально определялся с использованием последнего определения ампера как 1 А × 1 с . ^[8] Переопределение ампера и других основных единиц СИ в 2019 году зафиксировало численное значение элементарного заряда , выраженного в кулонах, и, следовательно, зафиксировало значение кулона, выраженного как кратное фундаментальному заряду.

Один кулон равен приблизительно6 241 509 074 460 762 607 .776  e (и, таким образом, не является целым кратным элементарного заряда), где число является обратной величиной1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  Кл . ^[9] Кулон равен точно $${\displaystyle 1~\mathrm {C} ={\frac {1}{1.602\,176\,634\times 10^{-19}}}~e.}$$

Префиксы СИ

Как и другие единицы СИ, кулон можно модифицировать, добавив префикс , умножающий его на степень 10 .

Конверсии

• Величина электрического заряда одного моля элементарных зарядов (приблизительно6,022 × 10 ²³ , число Авогадро) известна как единица измерения заряда Фарадея (тесно связана с постоянной Фарадея ). Один Фарадей равен9,648 533 212 ... × 10 ⁴  кулонов. ^[10] В терминах постоянной Авогадро ( N _A ) один кулон равен приблизительно1,036 × 10−5  моль ^× N _{элементарных} зарядов  . 
• Каждый фарад емкости может удерживать один кулон на вольт на конденсаторе .
• Один ампер-час равен3600 С , следовательно1 мА⋅ч =3,6 С .
• Один статкулон (статКл), устаревшая электростатическая единица измерения заряда (ЭСЗ) в системе СГС , приблизительно равен3,3356 × 10−10  Кл ^или около трети нанокулона.

В повседневном смысле

• Заряды статического электричества от трения материалов друг о друга обычно составляют несколько микрокулонов. ^[11]
• Количество заряда, проходящего через молнию, обычно составляет около 15 Кл, хотя для больших разрядов оно может достигать 350 Кл. ^[12]
• Количество заряда, которое проходит через типичную щелочную батарею типа АА от полностью заряженного до полностью разряженного состояния, составляет около5 кС  =5000 С  ≈1400  мА⋅ч . ^[13]
• Типичная батарея смартфона может вместить10 800  С  ≈ 3000 мА⋅ч .

Смотрите также

• Абкулон , единица измерения заряда в системе СГС
• Закон Ампера о круговой проводимости
• Закон Кулона
• Электростатика
• Элементарный заряд
• Постоянная Фарадея , число кулонов на моль элементарных зарядов

Примечания и ссылки

1. "SI Brochure (2019)" (PDF) . SI Brochure . BIPM . стр. 127 . Получено 23 мая 2019 г. .
2. BIPM (20 мая 2019 г.). "Mise en pratique для определения ампера в системе СИ". BIPM . Получено 18.02.2022 .
3. "Брошюра SI, Приложение 1" (PDF) . BIPM. стр. 144. Архивировано (PDF) из оригинала 2006-06-18.
4. W. Thomson, et al. (1873) "Первый отчет Комитета по выбору и номенклатуре динамических и электрических единиц", Отчет 43-го заседания Британской ассоциации содействия развитию науки (Брэдфорд, сентябрь 1873 г.), стр. 222–225. Со стр. 223: ""Ом", представленный исходной стандартной катушкой, составляет приблизительно 10 ⁹ единиц сопротивления СГС; "вольт" составляет приблизительно 10 ⁸ единиц электродвижущей силы СГС; а "фарад" составляет приблизительно 1/10 ⁹ единицы емкости СГС".
5. (Анон.) (24 сентября 1881 г.) «Электрический конгресс», The Electrician , 7 .
6. Дональд Фенна, Словарь весов, мер и единиц , OUP (2002), 51f.
7. Международная система единиц (PDF) (9-е изд.), Международное бюро мер и весов, декабрь 2022 г., ISBN 978-92-822-2272-0
8. «Справочник NIST по единицам, константам и неопределенности».
9. "2022 CODATA Value: Elementary Charge". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 2024-05-18 .
10. "2022 CODATA Value: Faraday constant". Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Май 2024. Получено 2024-05-18 .
11. Мартин Карл В. Поль. "Физика: принципы с приложениями" (PDF) . DESY . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-18.
12. Хасбрук, Ричард. Снижение опасности молний. Архивировано 05.10.2013 в Wayback Machine , Science & Technology Review, май 1996. Получено 26.04.2009.
13. Как делать все с помощью цифровой фотографии – Дэвид Хасс , стр. 23, в Google Books , «Диапазон емкости батареи AA обычно составляет 1100–2200 мАч».