Coulomb
| Physikalische Einheit | |
|---|---|
| Einheitenname | Coulomb
|
| Einheitenzeichen | $ \mathrm {C} $ |
| Physikalische Größe(n) | Elektrische Ladung |
| Formelzeichen | $ Q $, $ q $ |
| Dimension | $ {\mathsf {I\;T}} $ |
| System | Internationales Einheitensystem |
| In SI-Einheiten | $ \mathrm {1\,C=1\;As} $ |
| Benannt nach | Charles Augustin de Coulomb |
| Abgeleitet von | Ampere, Sekunde |
| Siehe auch: Amperestunde | |
Das Coulomb [kuˈlõː] (Einheitenzeichen: C, früher Cb) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen Ladung (Formelzeichen Q oder q). Es ist nach dem französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb benannt.
1 Coulomb ist definiert als die elektrische Ladung, die innerhalb einer Sekunde durch den Querschnitt eines Leiters transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke von einem Ampere fließt:
- $ 1\,\mathrm {C} =1\,\mathrm {A} \cdot 1\,\mathrm {s} $
Das Coulomb wird daher auch als Amperesekunde (As) bezeichnet. Die zur Kennzeichnung der Batterie-Kapazität übliche Amperestunde (Ah) beträgt entsprechend 3600 As bzw. 3600 C.
Vergleich mit der elektrischen Elementarladung
Eine in der Natur auftretende makroskopische elektrische Ladung Q ist erfahrungsgemäß immer ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung e. Die Einheiten des SI-Einheitensystems wurden jedoch willkürlich festgelegt. Daher ist nicht zu erwarten, dass 1 Coulomb ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung ist.
Die Basiseinheit Sekunde ist als exaktes Vielfaches einer gewissen natürlichen Zeitspanne festgelegt. Analog dazu könnte man im Prinzip das Coulomb durch die Angabe einer ganzen Zahl von Elementarladungen definieren und die Basiseinheit Ampere darauf zurückführen. Eine solche Änderung des Einheitensystems ist aber nicht geplant.
Die Elementarladung $ e $ kann (unter anderem) als Kombination der Josephson-Konstanten KJ und der von-Klitzing-Konstanten RK dargestellt werden:
- $ e={\frac {2}{K_{\mathrm {J} }\cdot R_{\mathrm {K} }}} $
Für diese beiden Konstanten wurden im Jahre 1990 Werte durch Konvention (Übereinkunft) festgelegt. Aus ihnen ergibt sich, dass auf 1 Coulomb 6.241.509.629.152.650.000 Elementarladungen entfallen, eine ganze Zahl; dies liegt aber nur an den endlichen Stellenzahlen der beiden Werte und bedeutet nicht ein tatsächlich ganzzahliges Verhältnis.
Historisches
Das Coulomb hat die elektrostatische CGS-Einheit ESU oder Franklin (Fr) ersetzt:
- $ {\begin{alignedat}{2}&1\,\mathrm {C} \ &&\mathrel {\widehat {=}} {\frac {10\cdot c_{0}}{1\,\mathrm {m/s} }}\,\mathrm {Fr} \\\Leftrightarrow \ &1\,\mathrm {C} \ &&\mathrel {\widehat {\approx }} \ 2.997.924.580\,\mathrm {Fr} \\\Leftrightarrow \ &3,335641\cdot 10^{-10}\,\mathrm {C} \ &&\mathrel {\widehat {\approx }} \ 1\,\mathrm {Fr} \end{alignedat}} $
mit der Lichtgeschwindigkeit $ c_{0}=299.792.458\ \mathrm {m/s} . $
Siehe auch
Weblinks
Quellen
- Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre Le Système international d‘unités/The International System of Units (8e edition, 2006). In: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Hrsg.): PTB-Mitteilungen. 117. Jg., Nr. 2, 2007 (PDF; 1,4 MB).