La carica elettrica che attraversa qualsiasi cosa, da una batteria AA a un fulmine, si misura in coulomb. Se conosci il flusso di corrente in un circuito e per quanto tempo scorre, puoi calcolare la carica elettrica in coulomb.
Proprietà dei Coulomb
Gli elettroni sono minuscoli e hanno una carica molto piccola. In fisica, un numero molto elevato di elettroni è definito come 1 unità di carica chiamata coulomb. Un coulomb è l'equivalente di 62 × 1018 elettroni. Il numero di coulomb al secondo è chiamato corrente (cioè la velocità dei coulomb che scorrono nel circuito). L'energia di un coulomb è chiamata tensione e si misura in joule.
Come calcolare la carica elettrica
Per determinare la quantità di carica elettrica che scorre in un circuito, è necessario conoscere il flusso di corrente e per quanto tempo scorre. L'equazione è:
\text{carica in coulomb}=\text{corrente in ampere}\times\text{tempo in secondi}
Ad esempio, se una corrente di 20 A scorre per 40 s, il calcolo è 20 × 40. Quindi la carica elettrica è 800 C.
Come calcolare l'energia trasferita
Se conosci la quantità di carica elettrica in coulomb e la tensione (nota anche come differenza di potenziale), puoi calcolare quanta energia viene trasferita. L'equazione è:
\text{energia trasformata in joule}=\text{differenza di potenziale in volt}\times\text{carica in coulomb}
Ad esempio, se la differenza di potenziale è 100 V e la carica è 3 C, il calcolo è 100 × 3. Quindi 300 J di energia vengono trasferiti.
Usando la legge di Coulomb
Il prodotto delle cariche elettriche in due corpi (cioè se si attraggono o si respingono a vicenda) dipende dalla carica di ciascun corpo in coulomb, nonché dalla distanza tra i corpi. Se le polarità sono le stesse (entrambe positive o entrambe negative), la forza di Coulomb si respinge, ma se le polarità sono opposte (negativa/positiva o positiva/negativa) la forza di Coulomb si attrae. La carica elettrica è anche inversamente proporzionale al quadrato della distanza di separazione tra i due corpi. Questa è nota come legge di Coulomb, che si afferma come:
In questa equazione, F è la forza applicata alle cariche (q1) e (q2), k è la costante di Coulomb e (r) è la distanza tra (q1) e (q2). Il valore di k dipende dal mezzo in cui sono immersi gli oggetti carichi. Ad esempio, il valore dell'aria è di circa 9,0 × 109 Nm2/C2. La legge di Coulomb può essere utilizzata per molti problemi di fisica in cui si conoscono tutti i valori tranne uno.