Che cos'è un coulomb?
Un coulomb è una misura della carica elettrica ed è definito come la carica che scorre con una corrente costante di un ampere (1 amp) durante un secondo. L'addebito può essere positivo o negativo. È equivalente a 6.241 x 10 18 elettroni. L'idea di un coulomb è utile in elettrochimica e fisica.
Le proprietà dell'elettricità sono spesso paragonate alla fisica dell'acqua nei tubi o nei fiumi. In questa analogia, gli amplificatori, o amperaggio, è la velocità del flusso d'acqua, e il coulomb è la quantità di acqua trasportata durante un determinato periodo di tempo. In circostanze quotidiane, la maggior parte delle persone si preoccupa della tensione richiesta da un apparecchio o della potenza di una lampadina di ricambio. Il flusso di carica effettivo o le lampadine utilizzate sono importanti solo quando è il momento di pagare la bolletta elettrica.
Una carica elettrica non è la stessa cosa di un elettrone. Un elettrone è una particella subatomica che trasporta una carica. In un pezzo di metallo, gli elettroni sono mantenuti in posizione abbastanza libera dai protoni, il nucleo dell'atomo caricato positivamente. Una volta applicato un potenziale o una tensione, gli elettroni si spostano in modo uniforme e la carica viene trasferita fintanto che esiste una differenza di potenziale tra le estremità del metallo, proprio come un fiume richiede una caduta verticale per fluire.
Poiché la carica di un coulomb equivale alla somma delle cariche di 6.241 x 10 18 elettroni, la carica su un elettrone è l'inverso: 1 divisa per 6.241 x 10 18 elettroni per coulomb. La carica di un elettrone è di 1.602 x 10 -19 coulomb. Robert Millikan ha vinto il premio Nobel nel 1923 per il suo lavoro nel misurare la carica di un elettrone.
Il trasferimento di carica più familiare si verifica in un circuito elettrico domestico. Un conduttore metallico, in genere un filo di rame, viene utilizzato per trasferire l'elettricità dalla rete domestica a una luce. Quando si accende un interruttore della luce, la luce appare istantaneamente. Ciò accade perché la carica si sta effettivamente muovendo più velocemente degli elettroni. Si sta anche muovendo nella direzione opposta.
Alcuni solidi trasferiscono le cariche come protoni caricati positivamente. A volte, i portatori di carica di questi solidi sono descritti come buchi di elettroni o dove dovrebbero essere gli elettroni. I semiconduttori utilizzati nell'elettronica sono spesso realizzati con materiali che portano carica positiva. In questi materiali, la carica si sta muovendo nella stessa direzione dei portatori di carica. Le soluzioni elettrolitiche, le soluzioni di minerali disciolti o altre sostanze, trasportano le cariche in due direzioni, poiché gli ioni caricati negativamente viaggeranno in un modo e gli ioni caricati positivamente viaggeranno nel contrario.
Le coulomb sono utilizzate nei calcoli che coinvolgono l'elettrochimica e dai fisici che studiano elettricità e magnetismo. Un comune problema di chimica delle scuole superiori indagherà sulla quantità di metallo che viene depositato su un substrato in un bagno di placcatura di metallo, dato l'amperaggio e il tempo di applicazione della corrente. Un problema di fisica che utilizza i bulbi potrebbe riguardare l'efficienza di un pannello fotovoltaico, che converte l'energia dei fotoni in elettricità.