Кулон

Производная единица электрического заряда в системе СИ

Кулон (обозначение: C ) — единица электрического заряда в Международной системе единиц (СИ). ^{[1] [2]} Он равен электрическому заряду, передаваемому током силой 1 А за 1 секунду , и определяется в терминах элементарного заряда e примерно при 6,241 509 × 10 ¹⁸  е . ^{[2] [1]}

Имя и история

Кулон назван в честь Шарля Огюстена де Кулона . Как и в случае с любой единицей СИ , названной в честь человека, ее символ начинается с заглавной буквы (C), но при написании полностью он соответствует правилам написания заглавных букв нарицательного существительного ; т. е. кулон пишется с заглавной буквы в начале предложения и в заголовках, но в остальном пишется строчными буквами. ^[3]

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

Определение

SI определяет кулон , принимая значение элементарного заряда e равным1,602 176 634 × 10 ^-19  Кл , ^[7] , но ранее определялось через силу между двумя проводами. Первоначально кулон был определен, используя последнее определение ампера, как 1 А × 1 с . ^[8] Новое определение ампера и других базовых единиц системы СИ в 2019 году зафиксировало числовое значение элементарного заряда , выраженное в кулонах, и, следовательно, зафиксировало значение кулона, выраженное как кратное основному заряду.

Один кулон составляет примерно6 241 509 074 460 762 607 0,776  е (и, таким образом, не является целым числом, кратным элементарному заряду), где число является обратной величиной1,602 176 634 × 10 ^-19  Кл . ^[9] Кулон точно

$${\displaystyle 1~\mathrm {C} ={\frac {1}{1.602\,176\,634\times 10^{-19}}}~e.}$$

Префиксы СИ

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

Конверсии

• Величина электрического заряда одного моля элементарных зарядов (приблизительно6,022 × 10 ²³ , число Авогадро) известна как единица заряда Фарадея (тесно связанная с постоянной Фарадея ). Один фарадей равен9,648 533 212 ... × 10 ⁴  кулона. ^[10] _С точки зрения постоянной Авогадро ( NA ) один кулон примерно равен1,036 × 10 ⁻⁵  моль  ×  Н _{элементарных} зарядов.
• Конденсатор емкостью один фарад может удерживать один кулон при падении напряжения в один вольт .
• Один ампер-час равен3600 С , следовательно1 мА⋅ч =3,6 С.
• Один статкулон (statC), устаревшая электростатическая единица заряда CGS (esu), примерно равна3,3356 × 10 ^-10  Кл или около трети нанокулона.

В повседневном плане

• Заряды статического электричества от трения материалов друг о друга обычно составляют несколько микрокулонов. ^[11]
• Количество заряда, проходящего через молнию , обычно составляет около 15 °C, хотя для больших разрядов она может достигать 350 °C. ^[12]
• Количество заряда, которое проходит через обычную щелочную батарею типа АА от полной зарядки до разрядки, составляет около5 кС  =5000 С  ≈1400  мА⋅ч . ^[13]
• Типичный аккумулятор смартфона может вместить10 800  С  ≈ 3000 мА⋅ч .

Смотрите также

• Абкулон — единица заряда СГС.
• Круговой закон Ампера
• Закон Кулона
• Электростатика
• Элементарный заряд
• Постоянная Фарадея , количество кулонов на моль элементарных зарядов.

Примечания и ссылки

1. «Брошюра SI (2019)» (PDF) . Брошюра СИ . БИПМ . п. 127 . Проверено 23 мая 2019 г.
2. BIPM (20 мая 2019 г.). «Практическая практика по определению ампера в системе СИ». БИПМ . Проверено 18 февраля 2022 г.
3. «Брошюра SI, Приложение 1» (PDF) . МБМВ. п. 144. Архивировано (PDF) из оригинала 18 июня 2006 г.
4. В. Томсон и др. (1873) «Первый отчет Комитета по выбору и номенклатуре динамических и электрических единиц», Отчет 43-го собрания Британской ассоциации содействия развитию науки (Брэдфорд, сентябрь 1873 г.), стр. 222–225. Из стр. 223: «Ом», представленный оригинальной стандартной катушкой, составляет примерно 10 ⁹ единиц сопротивления СГС; «вольт» составляет примерно 10 ⁸ единиц СГС электродвижущей силы; а «фарад» составляет примерно 1/10 ⁹ единицы мощности СГС».
5. (Анон.) (24 сентября 1881 г.) «Электрический конгресс», Электрик , 7 .
6. Дональд Фенна, Словарь весов, мер и единиц , OUP (2002), 51f.
7. «Брошюра SI (2019)» (PDF) . Брошюра СИ . БИПМ . п. 132 . Проверено 23 мая 2019 г.
8. «Справочник NIST по единицам, константам и неопределенности».
9. «Значение CODATA 2018: элементарный заряд» . Справочник NIST по константам, единицам измерения и неопределенности . НИСТ . 20 мая 2019 года . Проверено 20 мая 2019 г.
10. «Значение CODATA 2018: постоянная Фарадея» . Справочник NIST по константам, единицам измерения и неопределенности . НИСТ . 20 мая 2019 года . Проверено 20 мая 2019 г.
11. Мартин Карл В. Поль. «Физика: принципы с приложениями» (PDF) . ДЭЗИ . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2011 г.
12. Хасбрук, Ричард. Смягчение опасности молнии. Архивировано 5 октября 2013 г. в Wayback Machine , Science & Technology Review, май 1996 г. Проверено 26 апреля 2009 г.
13. Как делать все с цифровой фотографией - Дэвид Хусс , с. 23, в Google Книгах : «Диапазон емкости батареи типа АА обычно составляет 1100–2200 мАч».