coulomb

Angol

Főnév

coulomb (tsz. coulombs)

1. (informatika) A coulomb (jele: C) az elektromos töltés SI (Nemzetközi Mértékegységrendszer) szerinti mértékegysége. A coulomb a villamos töltés mennyiségét fejezi ki, és szoros kapcsolatban áll az árammal, az elektromos mezőkkel, a potenciálkülönbséggel, valamint a kvantumfizika és elektrosztatika alapjelenségeivel. A coulomb alapvető szerepet tölt be az elektromosság és elektrodinamika területén, és gyakorlati jelentősége is rendkívül nagy.

---

1. A coulomb definíciója

A coulomb hivatalos SI-definíciója:

1 coulomb az az elektromos töltés, amely 1 másodperc alatt halad át egy vezető keresztmetszetén, ha az áramerősség 1 amper.

Ez a definíció a következőképpen írható fel:

$$1\ \mathrm {C} =1\ \mathrm {A} \cdot 1\ \mathrm {s}$$

Ez tehát azt jelenti, hogy ha 1 amper erősségű áram 1 másodpercig folyik, akkor az áthaladó töltésmennyiség 1 coulomb. Ez az összefüggés az elektromos áram és a töltés kapcsolatának alapja.

---

2. A coulomb nevéről

A coulomb nevét Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) francia fizikus és mérnök után kapta, aki a 18. század végén felfedezte az elektromos töltések közötti erőhatás törvényét, azaz a Coulomb-törvényt.

Coulomb munkássága meghatározó volt az elektrosztatika fejlődésében, és ő volt az első, aki kísérletileg kimutatta, hogy az elektromos erő két pontszerű töltés között arányos a töltések szorzatával és fordítottan arányos a távolságuk négyzetével.

---

3. Az elemi töltés és a coulomb

Az egyik legfontosabb kapcsolat a coulomb és az elemi töltés között van. Az elemi töltés (jele: e) az elektron (vagy proton) abszolút töltésének nagysága:

$$e=1.602\,176\,634\times 10^{-19}\ \mathrm {C}$$

Ez azt jelenti, hogy:

$$1\ \mathrm {C} \approx 6.242\times 10^{18}\ {\text{elektron töltésének felel meg}}$$

A coulomb tehát óriási mennyiségű töltést jelent az atomi szinten. Ez az érték a 2019-es SI-definíciók reformja óta rögzített, mivel az elemi töltés értékét fixként határozták meg.

---

4. Elektrosztatikai törvények coulombban

4.1 Coulomb-törvény

Két töltés között fellépő elektrosztatikus erő:

$$F=k\cdot {\frac {|q_{1}\cdot q_{2}|}{r^{2}}}$$

ahol:

• ${\textstyle F}$ az erő (newton),
• ${\textstyle q_{1},q_{2}}$ a két töltés (coulomb),
• ${\textstyle r}$ a távolság (méter),
• ${\textstyle k}$ a Coulomb-állandó:

$$k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\approx 8.988\times 10^{9}\ \mathrm {Nm^{2}/C^{2}}$$

Ez a törvény az elektromosságtan egyik alaptörvénye, és megmutatja, hogy a coulombban mért töltések milyen erővel hatnak egymásra.

---

5. Kapcsolódó elektromos mennyiségek

Mennyiség	Jel	SI-egység	Kapcsolat
Elektromos töltés	${\textstyle Q}$	coulomb (C)	${\textstyle Q=I\cdot t}$
Áramerősség	${\textstyle I}$	amper (A)	${\textstyle I={\frac {Q}{t}}}$
Feszültség (potenciálkülönbség)	${\textstyle U}$	volt (V)	${\textstyle W=Q\cdot U}$
Kapacitás	${\textstyle C}$	farad (F)	${\textstyle Q=C\cdot U}$
Mágneses fluxus		weber (Wb)	1 Wb = 1 V·s

---

6. Elektromos mező és coulomb

Az elektromos tér egy adott ponton a coulombonként ható erő mértéke, azaz az elektromos térerősség definíciója:

$$E={\frac {F}{q}}$$

ahol ${\textstyle F}$ az erő, ${\textstyle q}$ a töltés. Az SI-egység:

$$\mathrm {V/m} =\mathrm {N/C}$$

Ez is megmutatja, hogy a coulomb az elektromos kölcsönhatások mértéke.

---

7. A coulomb gyakorlati alkalmazása

7.1 Elektromos áramkörök

• Egy 1 amperes áram egy másodperc alatt 1 coulomb töltést mozgat.
• Egy 1000 mAh-s telefonakku 3.6 V feszültségen kb. 13 000 C töltést tárol (1 Ah = 3600 C).

7.2 Elektrosztatikus kisülés (ESD)

• Egy emberi test által felhalmozott elektrosztatikus töltés gyakran néhány nano- vagy mikro-coulomb, de feszültsége akár több ezer volt lehet.

7.3 Kondenzátorok

• Egy kondenzátor töltése coulombban számolható: ${\textstyle Q=C\cdot U}$, pl. egy 100 µF kondenzátor 5 V-on: ${\textstyle Q=100\cdot 10^{-6}\cdot 5=5\cdot 10^{-4}\ \mathrm {C} }$

---

8. Prefixumok a coulombhoz

Előtag	Jel	Érték
millicoulomb	mC	${\textstyle 10^{-3}\ \mathrm {C} }$
microcoulomb	µC	${\textstyle 10^{-6}\ \mathrm {C} }$
nanocoulomb	nC	${\textstyle 10^{-9}\ \mathrm {C} }$
picocoulomb	pC	${\textstyle 10^{-12}\ \mathrm {C} }$
kilocoulomb	kC	${\textstyle 10^{3}\ \mathrm {C} }$

Például a villámcsapás során áthaladó töltés gyakran több tíz-kilocoulomb is lehet.

---

9. Coulomb a kvantumfizikában

• Az elemi töltés ${\textstyle e}$ a kvantumos elektromos töltés egysége.
• Az áramerősség diszkrét töltések mozgásából áll: az áram tehát „elektronáramlás” (töltésáramlás).
• A kvantum-elektrodinamika (QED) alapegységei közé tartozik a coulomb, amelyből felépíthetők más elektromos mennyiségek.

---

10. Összefoglalás

A coulomb (C) az elektromos töltés alapmértékegysége az SI-rendszerben. Ez az egység a villamos töltés mennyiségét méri, és szoros kapcsolatban áll az áramerősséggel, a feszültséggel, az elektromos munkával, az erőkkel, és a villamos mezőkkel. Egyetlen coulomb hatalmas mennyiségű elemi töltést jelent: több mint 6 kvintillió elektron töltése.

A coulomb nélkülözhetetlen egység az elektromosságtanban, elektronikában, energetikában, elektrosztatikában, sőt, a kvantumfizikában is. Akár egy okostelefon akkumulátorát töltjük, akár egy nagy teljesítményű kondenzátort vizsgálunk, vagy egy villámcsapás során keletkező töltést számolunk — a coulomb az a nyelv, amelyen az elektromos világot értelmezzük.

További információk

• coulomb - Szótár.net (en-hu)
• coulomb - Sztaki (en-hu)
• coulomb - Merriam–Webster
• coulomb - Cambridge
• coulomb - WordNet
• coulomb - Яндекс (en-ru)
• coulomb - Google (en-hu)
• coulomb - Wikidata
• coulomb - Wikipédia (angol)