ประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านสิ่งใดๆ ตั้งแต่แบตเตอรี่ AA ไปจนถึงสายฟ้า วัดเป็นคูลอมบ์ หากคุณทราบกระแสในวงจรและระยะเวลาที่ไหล คุณสามารถคำนวณประจุไฟฟ้าเป็นคูลอมบ์ได้
คุณสมบัติของคูลอมบ์
อิเล็กตรอนมีขนาดเล็กและมีประจุน้อยมาก ในวิชาฟิสิกส์อิเล็กตรอนจำนวนมากถูกกำหนดให้เป็นประจุ 1 หน่วยที่เรียกว่าคูลอมบ์ หนึ่งคูลอมบ์มีค่าเท่ากับ 62 × 1018 อิเล็กตรอน จำนวนคูลอมบ์ต่อวินาทีเรียกว่ากระแส (เช่น อัตราของคูลอมบ์ที่ไหลในวงจร) พลังงานของคูลอมบ์เรียกว่าแรงดันไฟและวัดเป็นจูล
วิธีการคำนวณค่าไฟฟ้า
ในการกำหนดปริมาณประจุไฟฟ้าที่ไหลในวงจร คุณจำเป็นต้องทราบกระแสไฟและระยะเวลาที่ไหลของกระแสไฟฟ้า สมการคือ:
\text{ชาร์จเป็นคูลอมบ์}=\text{กระแสเป็นแอมแปร์}\ครั้ง\ข้อความ{เวลาเป็นวินาที}
ตัวอย่างเช่น หากกระแส 20 A ไหลเป็นเวลา 40 วินาที การคำนวณจะเป็น 20 × 40 ดังนั้น ประจุไฟฟ้าคือ 800 C
วิธีการคำนวณพลังงานที่ถ่ายโอน
หากคุณทราบปริมาณประจุไฟฟ้าในคูลอมบ์และแรงดันไฟ (หรือเรียกอีกอย่างว่าความต่างศักย์) คุณสามารถคำนวณได้ว่าพลังงานถูกถ่ายโอนไปเท่าใด สมการคือ:
\text{พลังงานที่แปลงเป็นจูล}=\text{ความต่างศักย์ในโวลต์}\ครั้ง\ข้อความ{ชาร์จในคูลอมบ์}
ตัวอย่างเช่น หากความต่างศักย์คือ 100 V และประจุเป็น 3 C การคำนวณจะเป็น 100 × 3 ดังนั้นพลังงาน 300 J จึงถูกถ่ายโอน
การใช้กฎของคูลอมบ์
ผลคูณของประจุไฟฟ้าในวัตถุสองวัตถุ (กล่าวคือ ไม่ว่าจะดึงดูดหรือผลักกัน) ขึ้นอยู่กับประจุของแต่ละวัตถุในคูลอมบ์ เช่นเดียวกับระยะห่างระหว่างวัตถุ ถ้าขั้วเท่ากัน (บวกหรือลบทั้งคู่) แรงคูลอมบ์จะขับไล่ แต่ถ้าขั้วตรงข้าม (ลบ/บวก หรือบวก/ลบ) แรงคูลอมบ์จะดึงดูด ประจุไฟฟ้ายังเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง นี้เรียกว่ากฎของคูลอมบ์ซึ่งระบุว่า:
ในสมการนี้ F คือแรงที่ใช้กับประจุ (q1) และ (q2) k คือค่าคงที่ของคูลอมบ์และ (r) คือระยะห่างระหว่าง (q1) และ (q2). ค่าของ k ขึ้นอยู่กับตัวกลางที่วัตถุที่มีประจุถูกแช่อยู่ในนั้น ตัวอย่างเช่น ค่าของอากาศจะอยู่ที่ประมาณ 9.0 × 109 นม2/ค2. กฎของคูลอมบ์สามารถใช้ได้กับปัญหาทางฟิสิกส์มากมาย โดยที่คุณทราบค่าทั้งหมดยกเว้นค่าเดียว