De elektrische lading die door alles heen loopt, van een AA-batterij tot een bliksemschicht, wordt gemeten in coulombs. Als u de stroom in een circuit weet en hoe lang deze loopt, kunt u de elektrische lading in coulombs berekenen.
Eigenschappen van Coulombs
Elektronen zijn klein en hebben een zeer kleine lading. In de natuurkunde wordt een zeer groot aantal elektronen gedefinieerd als 1 eenheid van lading, een coulomb genaamd. Eén coulomb is het equivalent van 62 × 1018 elektronen. Het aantal coulombs per seconde wordt de stroom genoemd (d.w.z. de snelheid waarmee coulombs in het circuit stromen). De energie van een coulomb wordt de spanning genoemd en wordt gemeten in joule.
Hoe elektrische lading te berekenen
Om de hoeveelheid elektrische lading te bepalen die in een circuit stroomt, moet u weten wat de stroom is en hoe lang deze stroomt. De vergelijking is:
\text{lading in coulombs}=\text{stroom in ampère}\times\text{tijd in seconden}
Als er bijvoorbeeld een stroom van 20 A stroomt gedurende 40 s, is de berekening 20 × 40. De elektrische lading is dus 800 C.
Overgedragen energie berekenen
Als u de hoeveelheid elektrische lading in coulombs en de spanning (ook bekend als potentiaalverschil) kent, kunt u berekenen hoeveel energie wordt overgedragen. De vergelijking is:
\text{energie omgezet in joules}=\text{potentiaalverschil in volt}\times\text{lading in coulombs}
Als het potentiaalverschil bijvoorbeeld 100 V is en de lading 3 C is, is de berekening 100 × 3. Er wordt dus 300 J energie overgedragen.
De wet van Coulomb gebruiken
Het product van de elektrische ladingen in twee lichamen (d.w.z. of ze elkaar aantrekken of afstoten) hangt af van de lading van elk lichaam in coulombs, evenals van de afstand tussen de lichamen. Als de polariteiten hetzelfde zijn (zowel positief als beide negatief), stoot de coulombkracht af, maar als de polariteiten tegengesteld zijn (negatief/positief of positief/negatief), trekt de coulombkracht aan. De elektrische lading is ook omgekeerd evenredig met het kwadraat van de scheidingsafstand tussen de twee lichamen. Dit staat bekend als de wet van Coulomb, die wordt vermeld als:
In deze vergelijking is F de kracht die wordt uitgeoefend op ladingen (q1) en (q2), k is de constante van Coulomb en (r) is de afstand tussen (q1) en (q2). De waarde van k hangt af van het medium waarin de geladen objecten zijn ondergedompeld. De waarde van lucht is bijvoorbeeld ongeveer 9,0 × 109 Nm2/C2. De wet van Coulomb kan worden gebruikt voor veel natuurkundige problemen waarbij je alle waarden op één na kent.