Ładunek elektryczny, który przepływa przez cokolwiek, od baterii AA po błyskawicę, mierzy się w kulombach. Znając przepływ prądu w obwodzie i czas jego przepływu, można obliczyć ładunek elektryczny w kulombach.
Własności Coulomba
Elektrony są małe i mają bardzo mały ładunek. W fizyce bardzo dużą liczbę elektronów definiuje się jako 1 jednostkę ładunku zwaną kulombem. Jeden kulomb odpowiada 62 × 1018 elektrony. Liczba kulombów na sekundę nazywana jest prądem (tj. natężeniem kulombów przepływających w obwodzie). Energia kulomba nazywana jest napięciem i jest mierzona w dżulach.
Jak obliczyć ładunek elektryczny?
Aby określić ilość ładunku elektrycznego, który płynie w obwodzie, musisz znać przepływ prądu i czas jego przepływu. Równanie to:
\text{ładunek w kulombach}=\text{prąd w amperach}\times\text{czas w sekundach}
Na przykład, jeśli prąd 20 A płynie przez 40 s, obliczenie wynosi 20 × 40. Czyli ładunek elektryczny wynosi 800 C.
Jak obliczyć przekazaną energię
Znając ilość ładunku elektrycznego w kulombach i napięcie (znane również jako różnica potencjałów), można obliczyć, ile energii jest przesyłane. Równanie to:
\text{energia przekształcona w dżulach}=\text{różnica potencjałów w woltach}\times\text{ładunek w kulombach}
Na przykład, jeśli różnica potencjałów wynosi 100 V, a ładunek wynosi 3 C, obliczenie wynosi 100 × 3. Tak więc przesyłane jest 300 J energii.
Korzystanie z prawa Coulomba
Iloczyn ładunków elektrycznych w dwóch ciałach (tj. czy się przyciągają, czy odpychają) zależy od ładunku każdego ciała w kulombach, a także od odległości między ciałami. Jeśli bieguny są takie same (zarówno dodatnie, jak i ujemne), siła kulombowska odpycha, ale jeśli biegunowość jest przeciwna (ujemna/dodatnia lub dodatnia/ujemna), siła kulombowska przyciąga. Ładunek elektryczny jest również odwrotnie proporcjonalny do kwadratu odległości między dwoma ciałami. Jest to znane jako prawo Coulomba, które jest określone jako:
W tym równaniu F jest siłą przyłożoną do ładunków (q1) i (q2), k jest stałą Coulomba, a (r) jest odległością między (q1) i (q2). Wartość k zależy od medium, w którym zanurzone są ładowane obiekty. Na przykład wartość powietrza wynosi około 9,0 × 109 Nm2/DO2. Prawo Coulomba może być użyte do wielu problemów fizycznych, w których znasz wszystkie wartości oprócz jednej.