какую физическую величину измеряют в кулонах

В кулонах измеряют заряд электрический. Это физическая величина, которая характеризует количество электричества, которое переносится или находится в теле. Заряд — это фундаментальная величина в электричестве и магнетизме, и она играет ключевую роль в законах электромагнитного взаимодействия.

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд — это свойство частиц, которое отвечает за их взаимодействие с электромагнитными полями. Наиболее известными носителями электрического заряда являются электроны (с отрицательным зарядом) и протоны (с положительным зарядом).

Заряд может быть:

• Положительным (например, у протонов).

• Отрицательным (например, у электронов).

• Нейтральным, если сумма положительных и отрицательных зарядов в объекте равна нулю (например, атом в целом, если количество протонов и электронов одинаково).

Единица измерения — кулон

Кулон (C) — это единица измерения электрического заряда в Международной системе единиц (СИ). Одна единица заряда (1 C) определена через взаимодействие зарядов. В частности, она связана с силой, которая действует между двумя зарядами в определенных условиях.

1 кулон — это заряд, который передает ток силой 1 ампер за 1 секунду:

$$1\text{C}=1\text{А}\cdot 1\text{с}.$$

Это означает, что если через проводник течет ток величиной 1 ампер, то за 1 секунду через этот проводник пройдет заряд 1 кулон.

Основные свойства электрического заряда

• Сохранение заряда: Электрический заряд сохраняется в замкнутой системе. Это означает, что заряд не может быть создан или уничтожен, он может только передаваться от одного объекта к другому.

• Квантование заряда: Заряд всегда целочисленный кратный элементарному заряду, то есть минимальному возможному заряду, который равен заряду одного электрона (или одного протона):

  $$e=1,602\times 10^{-19}\text{К}.$$

  Таким образом, все заряды можно выразить как целое число, умноженное на $e$.

Закон Кулона

Важнейший закон, описывающий взаимодействие электрических зарядов, — это закон Кулона. Он утверждает, что сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула этого закона выглядит так:

$$F=k_e\cdot \frac{|q_1{q}_2|}{r^2},$$

где:

• $F$ — сила взаимодействия между зарядами,

• $k_e$ — коэффициент пропорциональности (постоянная Кулона, примерно $9\times 10^9\text{Н}\cdot {\text{м}}^2/{\text{К}}^2$),

• $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов,

• $r$ — расстояние между зарядами.

Этот закон лежит в основе всех электростатических взаимодействий.

Электрический заряд и его роль в электрических явлениях

Электрический заряд — это основа всех явлений электричества. Он определяет, как объекты будут взаимодействовать друг с другом через электростатическое или электромагнитное поле. Сила взаимодействия между зарядами, как описано в законе Кулона, вызывает такие эффекты, как:

• Электрическое поле, которое возникает вокруг зарядов.

• Электрическое напряжение, которое может двигать заряд в проводнике.

• Электрический ток, который является потоком зарядов через проводник.

Примеры применения электрического заряда в реальной жизни

1. Батарейки и аккумуляторы — это устройства, которые накапливают электрический заряд и преобразуют его в электрическую энергию. Количество заряда, которое батарея может предоставить, измеряется в кулонах.

2. Электростатическое поле — заряд вызывает появление электростатического поля, которое воздействует на другие заряды. Это лежит в основе работы таких устройств, как конденсаторы, которые используются для накопления электрического заряда.

3. Молекулярные и атомные взаимодействия — заряд участвует в межмолекулярных силах, например, в силах притяжения и отталкивания между атомами и молекулами.

4. Электронные приборы — в любой электронной схеме заряды движутся по проводникам, создавая ток, который приводит в движение различные элементы, такие как резисторы, диоды, транзисторы и другие.

5. Электрические машины — генераторы и моторы работают за счет взаимодействия электрических зарядов. Например, в генераторе движение проводника в магнитном поле вызывает перемещение зарядов, что и приводит к появлению тока.

Заключение

Электрический заряд — это фундаментальное свойство материи, измеряемое в кулонах, и оно лежит в основе всех процессов, связанных с электричеством и магнетизмом. С помощью кулонов можно описывать взаимодействие между заряженными частицами, вычислять силы, возникающие в этих взаимодействиях, и анализировать поведение различных электрических систем.