Coulomb


Coulomb

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Coulomb (Begriffsklärung) aufgeführt.
Einheit
Norm SI-Einheit
Einheitenname Coulomb
Einheitenzeichen $ \mathrm{C} $
Beschriebene Größe(n) elektrische Ladung
Größensymbol(e) $ Q $ , $ q $
Dimensionssymbol $ \mathsf{I T} $
In SI-Einheiten $ \mathrm{ 1\,C = 1\,A s} $
In elektrostatischen
CGS-Einheiten (CGS-ESU)
C ≙ 10 · c0/(m · s−1) ESU
   = 2,997 924 58 ·  109 ESU
   = 2,997 924 58 ·  109 cm1,5 · g0,5 · s−1
In elektromagnetischen
CGS-Einheiten (CGS-EMU)
C ≙ 10−1 cm0,5 · g0,5
Benannt nach Charles Augustin de Coulomb

Ein Coulomb [kuˈlõː] (Einheitenzeichen C) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen Ladung (Formelzeichen Q oder q). Es ist nach dem französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb benannt.

Ein Coulomb ist definiert als die elektrische Ladung, die innerhalb einer Sekunde durch den Querschnitt eines Drahts transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke von einem Ampere fließt:

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

Vergleich mit der elektrischen Elementarladung

Eine in der Natur auftretende elektrische Ladung Q kann immer nur ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung e sein. Die Einheiten des SI-Einheitensystems wurden jedoch willkürlich festgelegt. Daher ist nicht garantiert, dass ein 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.

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Eine solche Abänderung des Einheitensystems ist derzeit nicht geplant.

Die elektrische Elementarladung kann (unter anderem) als Kombination der Josephson-Konstanten KJ und der Klitzing-Konstanten RK dargestellt werden:

$ e = \frac{2}{K_J R_K} $

Für diese beiden Konstanten wurden im Jahre 1990 sogenannte konventionelle Werte festgelegt. Aufgrund der endlichen Stellenzahl der beiden Werte ergibt sich dann zwar die Aussage, dass auf ein Coulomb 6.241.509.629.152.650.000 Elementarladungen entfallen (eine ganze Zahl). Dies darf aber nicht als Beleg für eine tatsächliche Ganzzahligkeit gewertet werden.

Historisches

Das Coulomb hat die elektrostatische CGS-Einheit ESU oder Franklin (Fr) ersetzt.

$ \begin{align}1\,\mathrm{C} \ &\mathrel{\widehat{=}} \ 2.997.924.580 \,\mathrm{Fr}\end{align} $ (10 (Fr s)/m mal die Lichtgeschwindigkeit)
$ \begin{align}1\,\mathrm{Fr} \ &\mathrel{\widehat{\approx}} \ 3,335641 \cdot 10^{-10} \,\mathrm{C}\end{align} $

Siehe auch

Quellen

  •  Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d‘unités/The International System of Units (8e edition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. 117, Nr. 2, 2007 (übersetzt von Cecile Charvieux) (Online Version (PDF-Datei, 1,4 MB)).