Кулон

Кулон (енгл, фр. ; симбол: C) је СИ јединица наелектрисања и дефинише се као количина наелектрисања коју пренесе електрична струја јачине једног ампера за једну секунду.^[2] Кулон је 6,241506×10¹⁸ пута већи од наелектрисања једног електрона. Кулон је добио назив по Шарл-Огистен де Кулону.^[3]

кулон
Шарл-Огистен де Кулон, по коме је јединица добила име
Информације о јединици
Систем	Међународни систем јединица
Јединица	Наелектрисање
Симбол	C
Именован по	Шарл-Огистен де Кулон
Јединична претварања
1 C у ...	... је једнак са ...
Основне јединице СИ система	A⋅s
CGS јединице	2997924580 statC
Атомске јединице	6.241509074e×10^18[1]

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.^[4] Према редефинисању основних јединица СИ из 2019. године,^[5][6] које је ступило на снагу 20. маја 2019. године, елементарном наелектрисању је додељена тачна вредност од 6981160217663400000♠1,602176634×10⁻¹⁹ C,^[2] чинећи кулон тачно 1/(6981160217663400000♠1,602176634×10⁻¹⁹) = 10¹⁹/7000160217663400000♠1,602176634 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.^[7]

Дефиниција

СИ дефинише кулон у смислу ампера и секунде: 1 C = 1 A × 1 s.^[8] 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 6981160217663400000♠1,602176634×10⁻¹⁹ кулона.^[9] Ампер је раније дефинисан у смислу две жице бесконачног опсега.

Дакле, 1 кулон је тачно $${\displaystyle {\begin{alignedat}{2}1~\mathrm {C} &={\frac {1}{1.602\,176\,634\times 10^{-19}}}~e\\[0.9ex]&={\frac {1}{1.602\,176\,634}}\times 10^{19}~e\\[0.9ex]&={\frac {10^{28}}{1\,602\,176\,634}}~e\\[0.9ex]&={\frac {5\times 10^{27}}{801\,088\,317}}~e\qquad {\text{ (written in lowest terms) }}\\[0.9ex]&=6\,241\,509\,074\,460\,762\,607+{\tfrac {621\,837\,581}{801\,088\,317}}~e\\\end{alignedat}}}$$

елементарних набоја где је ${\displaystyle {\tfrac {621\,837\,581}{801\,088\,317}}={\tfrac {621\,837\,581}{3^{2}\times 19\times 389\times 12\,043}}\approx 0.776\,24\ldots }$ и бројилац ${\displaystyle 621\,837\,581}$ је прост број. Дакле, један кулон је наелектрисање од приближно 7018624150907446076♠6241509074460762607,776 елементарних наелектрисања, где је број реципрочан од 6981160217663400000♠1,602176634×10⁻¹⁹ C.^[10] 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.^[11] 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.^[12] 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.^[13]

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.

СИ умношци кулона (C)

Подумношци				Умножци
Вредност	СИ симбол	Назив		Вредност	СИ симбол	Назив
10−1 C	dC	децикулон		101 C	daC	декакулон
10−2 C	cC	центикулон		102 C	hC	хектокулон
10−3 C	mC	миликулон		103 C	kC	килокулон
10−6 C	µC	микрокулон		106 C	MC	мегакулон
10−9 C	nC	нанокулон		109 C	GC	гигакулон
10−12 C	pC	пикокулон		1012 C	TC	теракулон
10−15 C	fC	фемтокулон		1015 C	PC	петакулон
10−18 C	aC	атокулон		1018 C	EC	ексакулон
10−21 C	zC	зептокулон		1021 C	ZC	зетакулон
10−24 C	yC	јоктокулон		1024 C	YC	јотакулон
Уобичајени умношци су подебљани.

Конверзије

• Величина електричног наелектрисања једног мола елементарних наелектрисања (приближно 7023602200000000000♠6,022×10²³, Авогадро број) је позната као фарадејева јединица наелектрисања (уско повезана са Фарадејевом константом). Један фарадан је једнак 7004964853321200000♠96485,33212... кулона.^[14] У смислу Авогадро константе (N_A), један кулон је једнак приближно 6995103600000000000♠1,036×10⁻⁵ mol × 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 7000100000000000000♠1 mA⋅h = 3.6 C.
• Један статкулон (statC), застарела CGS електростатичка јединица наелектрисања (esu), је приближно3.3356×10^-10 C или око једне трећине нанокулона.

У свакодневној употреби

• Наелектрисања у статичком електрицитету услед трљања материјала су обично неколико микрокулона.^[15]
• Количина наелектрисања која путује кроз муњу је типично око 15 C, иако за велике ударе то може бити и до 350 C.^[16]
• Количина наелектрисања које путује кроз типичну алкалну АА батерију^[17][18] од потпуног пуњења до пражњења је око 5 kC = 5000 C ≈ 1400 mA⋅h.^[19]
• Типична батерија паметног телефона може да држи 10,800 C ≈ 3000 mA⋅h.

Види још

• СИ
• Фарадејева константа
• Кулонов закон

Референце

1. 7018624150912600000♠6,241509126(38)×10¹⁸ is the reciprocal of the 2014 CODATA recommended value 6981160217662079999♠1,6021766208(98)×10⁻¹⁹ for the elementary charge in coulomb.
2. „SI Brochure (2019)” (PDF). SI Brochure. BIPM. стр. 127. Приступљено 23. 5. 2019.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
3. The "International Coulomb" was defined in modification of the International System of Electrical and Magnetic Units by the International Conference on Electrical Units and Standards (London, 1908) and adopted into the International System of Units in 1948. The name coulomb had already been used in earlier systems proposed by the British Science Association, hence the qualifier "international".
4. „A Turning Point for Humanity: Redefining the World's Measurement System, page Ampere: Introduction”. nist.gov. NIST. 15. 5. 2018. Приступљено 10. 3. 2022.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
5. „BIPM statement: Information for users about the proposed revision of the SI” (PDF). Архивирано (PDF) из оригинала 21. 1. 2018. г. Приступљено 5. 5. 2018.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
6. „Decision CIPM/105-13 (October 2016)”. Архивирано из оригинала 24. 8. 2017. г. Приступљено 31. 8. 2017.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
7. „SI Brochure, Appendix 1” (PDF). BIPM. стр. 144.
8. „SI brochure (2019)” (PDF). SI Brochure. BIPM. стр. 130. Приступљено 23. 5. 2019.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
9. „SI brochure (2019)” (PDF). SI Brochure. BIPM. стр. 132. Приступљено 23. 5. 2019.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
10. „2018 CODATA Value: elementary charge”. The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20. 5. 2019. Приступљено 2019-05-20.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
11. W. Thomson, et al. (1873) "First report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units," Report of the 43rd Meeting of the British Association for the Advancement of Science (Bradford, September 1873), pp. 222–225. From p. 223: "The "ohm," as represented by the original standard coil, is approximately 10⁹ C.G.S. units of resistance; the "volt" is approximately 10⁸ C.G.S. units of electromotive force; and the "farad" is approximately 1/10⁹ of the C.G.S. unit of capacity."
12. (Anon.) (September 24, 1881) "The Electrical Congress," The Electrician, 7 .
13. Donald Fenna, (2002). A Dictionary of Weights, Measures, and Units. Oxford University Press. стр. 51.f.
14. „2018 CODATA Value: Faraday constant”. The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20. 5. 2019. Приступљено 2019-05-20.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
15. Martin Karl W. Pohl. „Physics: Principles with Applications” (PDF). DESY. Архивирано из оригинала (PDF) 2011-07-18. г.
16. Hasbrouck, Richard. Mitigating Lightning Hazards Архивирано 2013-10-05 на сајту , Science & Technology Review May 1996. Retrieved on 2009-04-26.
17. Classic (LR6) Архивирано на сајту (29. јул 2013) datasheet from energizer.com
18. „What are UM3 Batteries?”. Ask Media Group, LLC. 4. 8. 2015. Приступљено 29. 3. 2020.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
19. Huss, David (22. 3. 2004). How to do everything with digital photography. McGraw Hill Professional. стр. 23. ISBN 978-0-07-225435-8.CS1 одржавање: Формат датума (веза), "The capacity range of an AA battery is typically from 1100–2200 mAh."

Литература

• E Richard Cohen; Tom Cvitas; Jeremy G Frey; Bertil Holstrom; John W Jost, ур. (2007). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (PDF). (3. изд.). Royal Society of Chemistry; 3rd edition. ISBN 0854044337.

• (1993). , 0-632-03583-8.
• 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"
• Dowson, Duncan (1977-10-01). „Men of Tribology: Leonardo da Vinci (1452–1519)”. Journal of Lubrication Technology (на језику: енглески). 99 (4): 382—386. ISSN 0022-2305. doi:10.1115/1.3453230 .
• Kühne, Michael (22. 3. 2012). „Redefinition of the SI”. Keynote address, ITS⁹ (Ninth International Temperature Symposium). Los Angeles: NIST. Архивирано из оригинала 18. 6. 2013. г. Приступљено 1. 3. 2012.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• „9th edition of the SI Brochure”. BIPM. 2019. Приступљено 20. 5. 2019.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• „Historic Vote Ties Kilogram and Other Units to Natural Constants”. NIST. 16. 11. 2018. Архивирано из оригинала 18. 11. 2018. г. Приступљено 16. 11. 2018.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Milton, Martin (14. 11. 2016). Highlights in the work of the BIPM in 2016 (PDF). SIM XXII General Assembly. Montevideo, Uruguay. стр. 10. Архивирано из оригинала (PDF) 1. 9. 2017. г. Приступљено 13. 1. 2017.CS1 одржавање: Формат датума (веза)

Спољашње везе

• Медији везани за чланак Кулон на Викимедијиној остави