Coulomb

coulomb
Tipus	unitat de càrrega elèctrica,unitat derivada del SI amb nom especialiunitat base de UCUM
Sistema d'unitats	Unitat derivada del SI
Unitat de	Càrrega elèctrica
Símbol	C
Epònim	Charles-Augustin de Coulomb
Conversions d'unitats
Unitats base del SI	A⋅s
Unitats CGS	2997924580statC
Unitats atòmiques	6.24150934(14)e×1018
A unitats del SI	1 C

Elcoulomb,expressat amb elsímbolC,és launitat derivada del Sistema Internacionalde lacàrrega elèctrica.Es tracta d'unaunitat derivadade l'amperei relacionada amb eltemps;correspon a la càrrega elèctrica transportada per unmaterial conductoramb uncorrent elèctricd'un ampere en unsegon.^[1]^[2]

Atesa la redefinició de diverses unitats del Sistema Internacional l'any 2019, entre les quals s'hi inclogué l'ampere, en l'actualitat té un valor precís de 6.241.509.074.460.762.607,776càrregues elementals(6.24·10¹⁸e).^[3]El nom d'aquesta unitat honora la figura delfísic francès Charles-Augustin de Coulomb.^[4]

D'aquesta manera, el coloumb pot definir-se amb l'expressió:

1\ \mathrm {C} =1\ \mathrm {A} \cdot 1\ \mathrm {s}

En què l'ampere (A) es relaciona amb el segon (s).^[3]A més a més, el coulomb també pot ser definit en termes decapacitànciaivoltatgei per tant expressat com a:

1\ \mathrm {C} =1\ \mathrm {F} \cdot 1\ \mathrm {V}

En què la capacitància s'expressa enfarads(F) i el voltatge, envolts(V).^[5]

Explicació

En principi, el coulomb pot ser definit en termes de càrrega d'unelectróocàrrega elemental.Des que, a partir de les recomanacions del1988del Comitè Internacional de Pesos i Mesures, les mesures de les constants deJosephsonivon Klitzinghan esdevingut valors convencionals (K_J≡ 4.835 979 e¹⁴ Hz/V i R_K≡ 2.581 280 7 e⁴Ω) és possible combinar-les per tenir una definició alternativa, encara no oficial, del coulomb. Un coulomb seria igual a 6.241 509 629 152 65 e¹⁸càrregues elementals.^[3]

Si duescàrregues puntualsde +1 C es mantenen a 1 metre de distància, laforçade repulsió que experimentarien vindria donada per lallei de Coulombcom 8.988 e⁹ N.^[6]Que és aproximadament igual a laforça gravitacionalde 900.000 tones mètriques demassaa la superfície de laterra.Com que aquestes forces són tan grans, informalment es pot considerar que un coulombés molta càrrega,a la vida real moltes coses no tenen un gran excedent de càrrega, per exemple, doséssers humansposats a un metre de distància generalment no noten la força electroestàtica que hi ha entre ells, i tenen la capacitat de sentir una força de ~10 N (~1 kg). A partir d'això, es pot conjecturar que tenen una càrrega neta de menys de 30 µC.^[7]

Múltiples

A continuació, una taula dels múltiples i submúltiples delSistema Internacional d'Unitats.

Múltiple	Nom	Símbol	Múltiple	Nom	Símbol
10⁰	coulomb	C
10¹	decacoulomb	daC	10^–1	decicoulomb	dC
10²	hectocoulomb	hC	10^–2	centicoulomb	cC
10³	quilocoulomb	kC	10^–3	mil·licoulomb	mC
10⁶	megacoulomb	MC	10^–6	microcoulomb	µC
10⁹	gigacoulomb	GC	10^–9	nanocoulomb	nC
10¹²	teracoulomb	TC	10^–12	picocoulomb	pC
10¹⁵	petacoulomb	PC	10^–15	femtocoulomb	fC
10¹⁸	exacoulomb	EC	10^–18	attocoulomb	aC
10²¹	zettacoulomb	ZC	10^–21	zeptocoulomb	zC
10²⁴	yottacoulomb	YC	10^–24	yoctocoulomb	yC

Equivalència amb l'ampere·hora

Encara que el coulomb és una unitat derivada delSistema Internacional,en lesbateries elèctriquesés molt freqüent utilitzar la unitatAh(ampere-hora), que reflecteix la quantitat de càrrega total que pot acumular una bateria.

L'equivalència és:

$1\ \mathrm {C} =0,0002777\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {h} =0,2777\ \mathrm {mA} \cdot \mathrm {h}$

$1\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {h} =3600\ \mathrm {C}$

$1\ \mathrm {mA} \cdot \mathrm {h} =3,6\ \mathrm {C}$

Ordres de magnitud

Segons lallei de Coulomb,dues càrregues elèctriques puntuals d'un coulomb cadascuna i separades un metre al buit exerceixen entre si una força d'uns 9 × 10⁹ N, aproximadament el pes de la terra sobre un objecte de 900.000.000 kg.

càlcul: $F=k_{\mathrm {C} }\times {\frac {|Q_{\mathrm {a} }\times Q_{\mathrm {b} }|}{d^{2}}}$ amb $Q_{\mathrm {a} }$ i $Q_{\mathrm {b} }$ les càrregues de dos cossosaiben coulombs, sent:

$F$ la força electroestàtica que s'aplica entre ells;
$d$ la distància entre ells en metres;
$k_{\mathrm {C} }=8{,}987\,551\,787\,368\,176\,4\times 10^{9}\;\mathrm {kg\cdot m^{3}\cdot s^{-4}\cdot A^{-2}}$ .

A la pràctica, el coulomb és una unitat massa gran per expressar quantitats de càrrega estàtica i, en general, es reemplaça pels seus submúltiples, com mil·licoulombs (mC), microcoulombs (μC) o nanocoulombs (nC).

Altres conversions

La càrrega elèctrica d'1mold'electrons (aproximadament6,022×10²³,oNombre d'Avogadro) és conegut com afaraday(realment -1 faraday, atès que els electrons tenen càrrega negativa). Un faraday equival a 96.485 341 5 kC (laconstant de Faraday). En termes del nombre d'Avogadro (N_A), un coulomb és igual a aproximadament1,036×10⁻⁵N_Acàrregues elementals.^[5]

1statcoulomb(statC), la unitat de càrrega electroestàtica delSistema CGS,és aproximadament3,3356×10⁻¹⁰C o 1/3 nC.^[8]

Vegeu també

Referències

↑«coulomb».Diccionari de la llengua catalana de l'IEC.Institut d'Estudis Catalans.
↑«Coulomb».Gran Enciclopèdia Catalana.Barcelona:Grup Enciclopèdia Catalana.
↑^3,0^3,1^3,2The International System of Units (SI)(en anglès i francès). 9a edició. Pavillon de Breteuil: Bureau Internationaldes Poids et Mesures, 2019.ISBN 978-92-822-2272-0.
↑«coulomb | Unit, Symbol, & Definition» (en anglès). Enciclopèdia Britànica, 28-03-2018. [Consulta: 5 febrer 2021].
↑^5,0^5,1Patrick,Dale R.;Fardo,Stephen W.Electrical Power Systems Technology, Third Edition.(en anglès). 3a edició. Gistrup: CRC Press, 2020.ISBN 978-1-003-15147-0.
↑«(1 coulomb)^2 / (4 * pi * electric constant * 1 m^2) - Google Search».
↑«sqrt(10 N * (4 * pi * electric constant * 1 m^2)) - Google Search».
↑Condon,James J.;Ransom,Scott M.Essential radio astronomy(en anglès). Princeton: Princeton University Press, 2016, p. 333-334 (Princeton Series in Modern Observational Astronomy; 2).ISBN 978-1-4008-8116-1.

[1] «coulomb».Diccionari de la llengua catalana de l'IEC.Institut d'Estudis Catalans.

[2] «Coulomb».Gran Enciclopèdia Catalana.Barcelona:Grup Enciclopèdia Catalana.

[:0-3] 3,0^3,1^3,2The International System of Units (SI)(en anglès i francès). 9a edició. Pavillon de Breteuil: Bureau Internationaldes Poids et Mesures, 2019.ISBN 978-92-822-2272-0.

[4] «coulomb | Unit, Symbol, & Definition» (en anglès). Enciclopèdia Britànica, 28-03-2018. [Consulta: 5 febrer 2021].

[:1-5] 5,0^5,1Patrick,Dale R.;Fardo,Stephen W.Electrical Power Systems Technology, Third Edition.(en anglès). 3a edició. Gistrup: CRC Press, 2020.ISBN 978-1-003-15147-0.

[6] «(1 coulomb)^2 / (4 * pi * electric constant * 1 m^2) - Google Search».

[7] «sqrt(10 N * (4 * pi * electric constant * 1 m^2)) - Google Search».

[8] Condon,James J.;Ransom,Scott M.Essential radio astronomy(en anglès). Princeton: Princeton University Press, 2016, p. 333-334 (Princeton Series in Modern Observational Astronomy; 2).ISBN 978-1-4008-8116-1.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]