Το ηλεκτρικό φορτίο που διατρέχει οτιδήποτε, από μια μπαταρία AA έως ένα μπουλόνι αστραπής, μετριέται σε coulombs. Εάν γνωρίζετε την τρέχουσα ροή σε ένα κύκλωμα και πόσο διαρκεί, μπορείτε να υπολογίσετε το ηλεκτρικό φορτίο σε coulombs.
Ιδιότητες των Coulombs
Τα ηλεκτρόνια είναι πολύ μικρά και έχουν πολύ μικρή φόρτιση. Στη φυσική, ένας πολύ μεγάλος αριθμός ηλεκτρονίων ορίζεται ως 1 μονάδα φόρτισης που ονομάζεται coulomb. Ένα coulomb είναι το ισοδύναμο των 62 × 1018 ηλεκτρόνια. Ο αριθμός των coulombs ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται ρεύμα (δηλαδή, ο ρυθμός των coulombs που ρέει στο κύκλωμα). Η ενέργεια ενός coulomb ονομάζεται τάση και μετριέται σε joules.
Πώς να υπολογίσετε την ηλεκτρική φόρτιση
Για να προσδιορίσετε την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που ρέει σε ένα κύκλωμα, πρέπει να γνωρίζετε την τρέχουσα ροή και για πόσο χρονικό διάστημα ρέει. Η εξίσωση είναι:
\ text {charge in coulombs} = \ text {current in amperes} \ times \ text {ώρα σε δευτερόλεπτα}
Για παράδειγμα, εάν ένα ρεύμα 20 A ρέει για 40 s, ο υπολογισμός είναι 20 × 40. Έτσι το ηλεκτρικό φορτίο είναι 800 C.
Πώς να υπολογίσετε την ενέργεια που μεταφέρεται
Εάν γνωρίζετε την ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου στα coulombs και την τάση (επίσης γνωστή ως διαφορά δυναμικού), μπορείτε να υπολογίσετε πόση ενέργεια μεταφέρεται. Η εξίσωση είναι:
\ text {ενέργεια μετασχηματισμένο σε joules} = \ text {πιθανή διαφορά σε βολτ} \ φορές \ κείμενο {φόρτιση σε coulombs}
Για παράδειγμα, εάν η διαφορά δυναμικού είναι 100 V και η φόρτιση είναι 3 C, ο υπολογισμός είναι 100 × 3. Έτσι μεταφέρονται 300 J ενέργειας.
Χρησιμοποιώντας το νόμο του Coulomb
Το προϊόν των ηλεκτρικών φορτίων σε δύο σώματα (δηλαδή, αν προσελκύουν ή απωθούν το ένα το άλλο) εξαρτάται από το φορτίο κάθε σώματος σε coulombs, καθώς και από την απόσταση μεταξύ των σωμάτων. Εάν οι πολικότητες είναι οι ίδιες (και οι δύο θετικές ή και οι δύο αρνητικές), η δύναμη του coulomb απωθεί, αλλά εάν οι πολικότητες είναι αντίθετες (αρνητικές / θετικές ή θετικές / αρνητικές) η δύναμη του coulomb προσελκύει. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι επίσης αντιστρόφως ανάλογο με το τετράγωνο της απόστασης διαχωρισμού μεταξύ των δύο σωμάτων. Αυτό είναι γνωστό ως νόμος του Coulomb, ο οποίος αναφέρεται ως:
Σε αυτήν την εξίσωση, F είναι η δύναμη που εφαρμόζεται στα φορτία (q1) και (q2), k είναι η σταθερά του Coulomb και (r) είναι η απόσταση μεταξύ (q1) και (q2). Η τιμή του k εξαρτάται από το μέσο στο οποίο βυθίζονται τα φορτισμένα αντικείμενα. Για παράδειγμα, η τιμή του αέρα είναι περίπου 9,0 × 109 Νμ2/ΝΤΟ2. Ο νόμος του Coulomb μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλά προβλήματα φυσικής όπου γνωρίζετε όλες τις τιμές εκτός από μία.