La charge électrique qui traverse n'importe quoi, d'une pile AA à un éclair, est mesurée en coulombs. Si vous connaissez le flux de courant dans un circuit et sa durée, vous pouvez calculer la charge électrique en coulombs.
Propriétés de Coulombs
Les électrons sont minuscules et ont une très faible charge. En physique, un très grand nombre d'électrons est défini comme 1 unité de charge appelée coulomb. Un coulomb équivaut à 62 × 1018 électrons. Le nombre de coulombs par seconde est appelé courant (c'est-à-dire le taux de coulombs circulant dans le circuit). L'énergie d'un coulomb s'appelle la tension et se mesure en joules.
Comment calculer la charge électrique
Pour déterminer la quantité de charge électrique qui circule dans un circuit, vous devez connaître le flux de courant et sa durée. L'équation est :
\text{charge en coulombs}=\text{courant en ampères}\times\text{temps en secondes}
Par exemple, si un courant de 20 A circule pendant 40 s, le calcul est de 20 × 40. La charge électrique est donc de 800 C.
Comment calculer l'énergie transférée
Si vous connaissez la quantité de charge électrique en coulombs et la tension (également appelée différence de potentiel), vous pouvez déterminer la quantité d'énergie transférée. L'équation est :
\text{énergie transformée en joules}=\text{différence de potentiel en volts}\times\text{charge en coulombs}
Par exemple, si la différence de potentiel est de 100 V et la charge de 3 C, le calcul est de 100 × 3. Donc 300 J d'énergie sont transférés.
Utiliser la loi de Coulomb
Le produit des charges électriques dans deux corps (c'est-à-dire s'ils s'attirent ou se repoussent) dépend de la charge de chaque corps en coulombs, ainsi que de la distance entre les corps. Si les polarités sont les mêmes (positives ou négatives), la force coulombienne se repousse, mais si les polarités sont opposées (négative/positive ou positive/négative) la force coulombienne attire. La charge électrique est également inversement proportionnelle au carré de la distance de séparation entre les deux corps. C'est ce qu'on appelle la loi de Coulomb, qui s'énonce ainsi :
Dans cette équation, F est la force appliquée aux charges (q1) et (q2), k est la constante de Coulomb et (r) est la distance entre (q1) et (q2). La valeur de k dépend du milieu dans lequel les objets chargés sont immergés. Par exemple, la valeur de l'air est d'environ 9,0 × 109 Nm2/C2. La loi de Coulomb peut être utilisée pour de nombreux problèmes de physique où vous connaissez toutes les valeurs sauf une.