کولن (Coulomb - C) برای بار الکتریکی (Electric Charge) ( $ \text{C} = \text{A} \cdot \text{s} $ )، در فیزیک (Physics)
انواع واحدها (Unit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
کولن (Coulomb - C) برای بار الکتریکی (Electric Charge) ( $ \text{C} = \text{A} \cdot \text{s} $ ) :
Coulomb یکای بار الکتریکی در سیستم SI است و به نام فیزیکدان فرانسوی، شارل آگوستن دو کولن، نام گذاری شده است. یک کولن برابر با مقدار باری است که در یک ثانیه از یک مقطع سیم عبور می کند، اگر جریان یک آمپر برقرار باشد:
\[ 1\,\text{C} = 1\,\text{A} \cdot \text{s} \].
بار الکتریکی یک ویژگی بنیادی ماده است. ذرات بنیادی مانند پروتون و الکترون دارای بار هستند. بار پروتون مثبت و بار الکترون منفی است. مقدار بار هر الکترون برابر با
\[ e = 1.602 \times 10^{-19} \]کولن است.
بنابراین، یک کولن بار معادل بار حدود
\[ 6.24 \times 10^{18} \]الکترون است. این عدد بسیار بزرگ نشان می دهد که کولن واحد نسبتا بزرگی در مقیاس ذرات است.
نیروی بین دو بار نقطه ای توسط قانون کولن توصیف می شود:
\[ F = k\frac{q_1 q_2}{r^2} \]که در آن q1 و q2 بر حسب کولن هستند و k ≈ 9×10⁹ N·m²/C² است.
\[ F = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q_1 q_2}{r^2} \quad \text{(قانون کولن)} \qquad \epsilon_0 \approx 8.854 \times 10^{-12}\,\text{F/m} \]میدان الکتریکی E در یک نقطه، نیروی وارد بر بار واحد را نشان می دهد:
\[ \vec{E} = \frac{\vec{F}}{q} \]. واحد میدان الکتریکی نیوتن بر کولن یا ولت بر متر است.
در الکتریسیته ساکن، بارها بر حسب میکروکولن (μC) یا نانوکولن (nC) اندازه گیری می شوند. برای مثال، بار یک خازن معمولی می تواند چند میکروکولن باشد.
شار الکتریکی از یک سطح بسته با قانون گاوس به بار درون آن مرتبط است:
\[ \Phi_E = \frac{Q}{\epsilon_0} \].
مثال: اگر در یک مدار، جریان ۲ آمپر به مدت ۵ ثانیه برقرار باشد، بار عبوری برابر با Q = 2 × 5 = 10 کولن است.
در شیمی، کولن برای اندازه گیری بار در الکترولیز به کار می رود. یک مول الکترون (عدد آووگادرو الکترون) باری معادل ۹۶۴۸۵ کولن دارد که به آن ثابت فاراده می گویند.
کولن همچنین در تعریف واحدهایی مانند ولت (ژول بر کولن) و فاراد (کولن بر ولت) نقش دارد.
در فیزیک ذرات، بار ذرات بنیادی معمولا بر حسب بار بنیادی e بیان می شود. کوارک ها بار کسری (e/3 یا 2e/3) دارند.
باتری ها و خازن ها توانایی ذخیره بار را دارند. ظرفیت یک باتری معمولا بر حسب آمپر-ساعت (Ah) داده می شود که با کولن رابطه دارد:
\[ 1\,\text{Ah} = 3600\,\text{C} \].
بدون مفهوم دقیق بار و یکای آن (کولن)، درک الکترومغناطیس و طراحی مدارهای الکتریکی غیرممکن بود.
