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Culombio

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Culombio
Estándar Unidades derivadas del Sistema Internacional
Magnitud Carga eléctrica
Símbolo C
Nombrada en honor de Charles-Augustin de Coulomb
Equivalencias
Unidades básicas del Sistema Internacional 1 C = 1A·s
Sistema Cegesimal de Unidades 1 C = 2 997 924 580statC
Unidades naturales 1 C =e-

Elculombio[1]​ ocoulomb[2]​ (pronunciación en francés:/kulɔ̃/;símbolo:C) es launidad derivada del sistema internacionalpara la medida de la magnitud física de cantidad de electricidad (carga eléctrica).[3][4]​ Nombrada en honor del físico francésCharles-Augustin de Coulomb.

Se define como la cantidad de carga llevadas en un segundo por una corriente eléctrica de unamperiodeintensidad.

Desde la 26ªConferencia General de Pesas y Medidasen elSistema Internacional de Unidadesde 2019[3]​ la carga eléctrica elemental se redefine como 1,602 176 634 × 10-19C, sin incertidumbre, y el culombio y el amperio se definen en función de esta carga elemental.[5]​ Dado que la carga delelectrónes de la misma magnitud que la delprotón,pero negativa, se necesitan 6,241 509 074 460 763 × 1018electrones para reunir un culombio de carga negativa.

También puede expresarse en términos de capacidad (F,faradio) y tensión (V,voltio), según la relación:

obtenida directamente de la definición de faradio.

Historia

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En 1861, los dos ingenieros eléctricos ingleses Josiah Latimer Clark y Charles Tilston Bright propusieron el farad (faradio en español) como unidad de carga eléctrica, en honor al físico inglésMichael Faraday.Sin embargo, en 1881, el Congreso Internacional de Electricidad estableció el culombio como unidad de carga eléctrica y elfaradiocomo unidad decapacidad eléctrica.

El culombio recibe su nombre del matemático, físico e ingeniero francésCharles-Augustin de Coulomb.

La definición actual del Culombio mediante la determinación de la carga elemental se decidió el 16 de noviembre de 2018 en la 26ª Conferencia General de Pesos y Medidas, y entró en vigor el 20 de mayo de 2019. Anteriormente, el amperio se definía en términos de lafuerza de Lorentzde lacorriente eléctricay el coulombio como un amperio por segundo. La definición de amperio anterior era "El amperio es la corriente constante que, si se mantiene en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, de sección circular despreciable, y colocados a 1 m de distancia en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2×10-7 newton por metro de longitud." Esta era una definición más difícil de realizar y reproducir en la práctica.

En 1878, laAsociación Británica para el Avance de la Cienciahabía definido el voltio, el ohmio y el faradio, pero no el culombio.[6]​ En 1881, elCongreso Eléctrico Internacional,actualmente laComisión Electrotécnica Internacional(CEI), aprobó el voltio como unidad de fuerza electromotriz, el amperio como unidad de corriente eléctrica y el culombio como unidad de carga eléctrica.[7]​ En aquella época, el voltio se definía como la diferencia de potencial [es decir, lo que hoy se denomina "tensión (diferencia)" ] a través de un conductor cuando una corriente de un amperio disipa unvatiode potencia. El culombio (posteriormente "culombio absoluto" o "abculombio" para desambiguar) formaba parte delEMUsistema de unidades. El "culombio internacional", basado en especificaciones de laboratorio para su medición, fue introducido por la CEI en 1908. El conjunto de "unidades reproducibles" se abandonó en 1948 y el "culombio internacional" se convirtió en el culombio moderno.[8]​.

Equivalencia con el amperio·hora

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Aunque el culombio es una unidad derivada delSistema Internacional,en lasbaterías eléctricases muy frecuente utilizar la unidadAh(amperio-hora), que refleja la cantidad de carga total que puede acumular una batería.

La equivalencia es:

Múltiplos del SI

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A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos delSistema Internacional de Unidades.


Múltiplos del Sistema Internacional para culombio (C)
Submúltiplos Múltiplos
Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre
10−1C dC deciculombio 101C daC decaculombio
10−2C cC centiculombio 102C hC hectoculombio
10−3C mC miliculombio 103C kC kiloculombio
10−6C µC microculombio 106C MC megaculombio
10−9C nC nanoculombio 109C GC gigaculombio
10−12C pC picoculombio 1012C TC teraculombio
10−15C fC femtoculombio 1015C PC petaculombio
10−18C aC attoculombio 1018C EC exaculombio
10−21C zC zeptoculombio 1021C ZC zettaculombio
10−24C yC yoctoculombio 1024C YC yottaculombio
10−27C rC rontoculombio 1027C RC ronnaculombio
10−30C qC quectoculombio 1030C QC quettaculombio
Prefijos comunes de unidades están en negrita.
Esta unidad delSistema Internacionales nombrada así en honor aCharles-Augustin de Coulomb.En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra delsímbolose escribe conmayúscula(C), en tanto que su nombre siempre empieza con una letraminúscula(culombio), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.
Basado enThe International System of Units,sección 5.2.


Órdenes de magnitud

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Según laley de Coulomb,dos cargas eléctricas puntuales de un culombio cada una y separadas un metro en el vacío ejercen entre sí una fuerza de unos 9 × 109N, aproximadamente el peso de la tierra sobre un objeto de 900.000.000 kg.

cálculo:conylas cargas de dos cuerposayben coulombs, siendo:

  • la fuerza electroestática que se aplica entre ellos;
  • la distancia entre ellos en metros;
  • laconstante de Coulomb:


En la práctica, el culombio es una unidad demasiado grande para expresar cantidades de carga estática y, por lo general, se reemplaza por sus submúltiplos, como miliculombios (mC), microculombios (μC) o nanoculombios (nC).

En términos cotidianos

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  • Las cargas de laelectricidad estáticapor el roce de materiales suelen ser de unos pocos microculombios.[9]
  • La cantidad de carga que viaja a través de un rayo suele ser de unos 15 C, aunque en el caso de los rayos grandes puede ser de hasta 350 C.[10]
  • La cantidad de carga que discurre a través de una típica pila alcalina AA desde que está completamente cargada hasta que se descarga es de unos 5 kC = 5000 C ≈ 1400 mA⋅h.[11]
  • Una batería típica de unteléfono inteligentepuede contener 10.800 C ≈ 3000 mA⋅h.

Otras unidades de carga eléctrica

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El C sustituye a la unidad Franklin (denominada Fr), llamada así por el físico estadounidenseBenjamin Franklin,que se utilizaba en elSistema Cegesimal de UnidadesCGS.

1 Franklin valía 3,335 64 × 10-10C.

Enelectroquímicatambién se utiliza la constante de Faraday (F), llamada así por el físico británico Michael Faraday. Es el producto de la carga elemental por elnúmero de Avogadro.

1 F es 96,485 C/mol y representa la carga asociada a un mol de electrones (en valor absoluto). Corresponde a la unidad obsoleta del faraday (1 faraday = 96 485 C/mol). Es mejor evitar escribir 1 F, que ahora significa "un faradio". (El faradio como se ha señalado más arriba es otra unidad del SI, utilizada para medir lacapacidad eléctricade un condensador).

En tecnología también se utiliza una unidad mayor, el amperio-hora (Ah): 1 Ah = 3600 C

El abcoulomb (abC o aC) es también una antigua unidad de carga: 1 abC = 10 C.

Magnitud de cargas eléctricas de la vida cotidiana

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  • Las cargas de electricidad estática de frotar dois materiales entre sí son típicamente de unos pocos microculombios.[9]
  • La cantidad de carga eléctrica que descarga unrayoes una tormenta eléctrica es por lo general de unos 15 C, aunque se han registrado rayos con cargas de hasta 350 C.[12]
  • La cantidad de carga eléctrica que se transmite desde unaAA batteryalcalina típica entre un estado de plena carga hasta estar descargada por completo es unos 5 kC = 5000 C;≈ 1400mA⋅h.[13]
  • La batería de un teléfono movil portátil puede almacenar unos 10,800C ≈ 3000 mA⋅h.

Véase también

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Referencias

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  1. Real Academia Española.«culombio».Diccionario de la lengua española(23.ª edición).Consultado el 21 de marzo de 2015.
  2. Real Academia Española.«coulomb».Diccionario de la lengua española(23.ª edición).Consultado el 21 de marzo de 2015.
  3. ab «SI Brochure (2019)».SI Brochure.BIPM.p. 127.Consultado el 23 de mayo de 2019.
  4. BIPM (20 de mayo de 2019).«Mise en pratique for the definition of the ampere in the SI».BIPM.Consultado el 18 de febrero de 2022.
  5. «Real Decreto 493/2020, de 28 de abril, por el que se modifica el Real Decreto 2032/2009, de 30 de diciembre, por el que se establecen las unidades legales de medida.»(pdf).Boletín Oficial del Estado.28 de abril de 2020.Consultado el 29 de abril de 2020.
  6. W. Thomson, et al. (1873)"First report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units,"[Primer informe del Comité para la selección y nomenclatura de unidades dinámicas y eléctricas].Report of the 43rd Meeting of the British Association for the Advancement of Science(Bradford, septiembre de 1873), pp. 222-225. De la p. 223: "El" ohmio ", representado por la bobina patrón original, es aproximadamente 109unidades C.G.S. de resistencia; el "voltio" es aproximadamente 108unidades C.G.S. de fuerza electromotriz; y el "faradio" es aproximadamente 1/109de la unidad C.G.S. de capacidad. "
  7. (Anon.) (24 de septiembre de 1881);view=1up;seq=309 "El Congreso Eléctrico,"The Electrician,7.
  8. Donald Fenna,A Dictionary of Weights, Measures, and Units,OUP (2002), 51f.
  9. abMartin Karl W. Pohl.«Physics: Principles with Applications».DESY.Archivado desdeel originalel 18 de julio de 2011.
  10. Hasbrouck, Richard.Mitigating Lightning HazardsArchivadoel 5 de octubre de 2013 enWayback Machine., Science & Technology Review May 1996. Retrieved on 2009-04-26.
  11. How to do everything with digital photography – David Huss,p. 23, enGoogle Libros,"The capacity range of an AA battery is typically from 1100–2200 mAh."
  12. Hasbrouck, Richard.Mitigating Lightning Hazards(enlace rotodisponible eneste archivo).,Science & Technology Review May 1996. Retrieved on 2009-04-26.
  13. How to do everything with digital photography – David Huss,p. 23, enGoogle Libros,"The capacity range of an AA battery is typically from 1100–2200 mAh."

Enlaces externos

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