Culombio

Unidad de carga eléctrica derivada del SI

El culombio (símbolo: C ) es la unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades (SI). ^{[1] [2]} Es igual a la carga eléctrica entregada por una corriente de 1 amperio en 1 segundo y se define en términos de la carga elemental e , aproximadamente6,241 509 × 10 ¹⁸  e . ^{[2] [1]}

Nombre y historia

El culombio recibe su nombre de Charles-Augustin de Coulomb . Como ocurre con todas las unidades del SI que llevan el nombre de una persona, su símbolo comienza con una letra mayúscula (C), pero cuando se escribe con todas sus letras, sigue las reglas de uso de mayúsculas para los sustantivos comunes ; es decir, el culombio se escribe con mayúscula al principio de una oración y en los títulos, pero en el resto de los casos se escribe con minúsculas. ^[3]

En 1878, la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia había definido el voltio, el ohmio y el faradio, pero no el culombio. ^[4] En 1881, el Congreso Eléctrico Internacional , ahora la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), aprobó el voltio como la unidad de fuerza electromotriz, el amperio como la unidad de corriente eléctrica y el culombio como la unidad de carga eléctrica. ^[5] En ese momento, el voltio se definió como la diferencia de potencial [es decir, lo que hoy en día se llama "voltaje (diferencia)"] a través de un conductor cuando una corriente de un amperio disipa un vatio de potencia. El culombio (más tarde "culombio absoluto" o " abcoulomb " para desambiguación) era parte del sistema de unidades EMU . El "culombio internacional" basado en especificaciones de laboratorio para su medición fue introducido por la IEC en 1908. El conjunto completo de "unidades reproducibles" fue abandonado en 1948 y el "culombio internacional" se convirtió en el culombio moderno. ^[6]

Definición

El SI define el culombio tomando como valor de la carga elemental e1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  C , ^[7] pero anteriormente se definía en términos de la fuerza entre dos cables. El culombio se definió originalmente, utilizando la última definición del amperio, como 1 A × 1 s . ^[8] La redefinición de 2019 del amperio y otras unidades básicas del SI fijó el valor numérico de la carga elemental cuando se expresa en culombios y, por lo tanto, fijó el valor del culombio cuando se expresa como un múltiplo de la carga fundamental.

Un culombio equivale aproximadamente a6 241 509 074 460 762 607 .776  e (y por lo tanto no es un múltiplo entero de la carga elemental), donde el número es el recíproco de1.602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  C . ^[9] El culombio es exactamente $${\displaystyle 1~\mathrm {C} ={\frac {1}{1.602\,176\,634\times 10^{-19}}}~e.}$$

Prefijos del SI

Al igual que otras unidades del SI, el culombio se puede modificar añadiéndole un prefijo que lo multiplique por una potencia de 10 .

Conversiones

• La magnitud de la carga eléctrica de un mol de cargas elementales (aproximadamente6,022 × 10 ²³ , el número de Avogadro) se conoce como una unidad de carga de Faraday (estrechamente relacionada con la constante de Faraday ). Un faraday equivale a9.648 533 212 ... × 10 ⁴  culombios. ^[10] En términos de la constante de Avogadro ( N _A ), un culombio es igual a aproximadamente1.036 × 10 ⁻⁵  mol  ×  N _A cargas elementales.
• Cada faradio de capacitancia puede contener un culombio por voltio a través del capacitor .
• Un amperio hora equivale a3600 C , por lo tanto1 mA⋅h =3,6 °C .
• Un statculombio (statC), la obsoleta unidad electrostática de carga (esu) del sistema CGS , es aproximadamente3,3356 × 10 ⁻¹⁰  C o aproximadamente un tercio de un nanoculombio.

En términos cotidianos

• Las cargas de electricidad estática producidas por el roce de materiales entre sí suelen ser de unos pocos microculombios. ^[11]
• La cantidad de carga que viaja a través de un rayo suele ser de alrededor de 15 C, aunque para rayos grandes puede ser de hasta 350 C. ^[12]
• La cantidad de carga que viaja a través de una batería alcalina AA típica desde que está completamente cargada hasta que se descarga es de aproximadamente5 kC  =5000 C  ≈1400  mA⋅h . ^[13]
• Una batería típica de un teléfono inteligente puede contener10 800  C  ≈ 3000 mAh .

Véase también

• Abculombio , una unidad de carga del sistema centesimal
• Ley circuital de Ampère
• Ley de Coulomb
• Electrostática
• Carga elemental
• Constante de Faraday , número de culombios por mol de cargas elementales.

Notas y referencias

1. "Folleto SI (2019)" (PDF) . Folleto SI . BIPM . p. 127 . Consultado el 23 de mayo de 2019 .
2. BIPM (20 de mayo de 2019). «Mise en pratique for the definition of the ampere in the SI» (Mise en práctica para la definición del amperio en el SI). BIPM . Consultado el 18 de febrero de 2022 .
3. "Folleto SI, Apéndice 1" (PDF) . BIPM. pág. 144. Archivado (PDF) desde el original el 18 de junio de 2006.
4. W. Thomson, et al. (1873) "First report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units", Report of the 43rd Meeting of the British Association for the Advancement of Science (Bradford, septiembre de 1873), pp. 222-225. De la p. 223: "El 'ohmio', tal como lo representa la bobina estándar original, es aproximadamente 10 ⁹ unidades CGS de resistencia; el 'voltio' es aproximadamente 10 ⁸ unidades CGS de fuerza electromotriz; y el 'faradio' es aproximadamente 1/10 ⁹ de la unidad CGS de capacidad".
5. (Anónimo) (24 de septiembre de 1881) "El Congreso Eléctrico", The Electrician , 7 .
6. Donald Fenna, Un diccionario de pesos, medidas y unidades , OUP (2002), 51f.
7. El Sistema Internacional de Unidades (PDF) (9.ª ed.), Oficina Internacional de Pesas y Medidas, diciembre de 2022, ISBN 978-92-822-2272-0
8. "La referencia del NIST sobre unidades, constantes e incertidumbre".
9. "Valor CODATA 2022: carga elemental". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
10. "Valor CODATA 2022: constante de Faraday". Referencia del NIST sobre constantes, unidades e incertidumbre . NIST . Mayo de 2024. Consultado el 18 de mayo de 2024 .
11. Martin Karl W. Pohl. "Física: principios con aplicaciones" (PDF) . DESY . Archivado desde el original (PDF) el 18 de julio de 2011.
12. Hasbrouck, Richard. Mitigación de los peligros de los rayos Archivado el 5 de octubre de 2013 en Wayback Machine , Science & Technology Review, mayo de 1996. Recuperado el 26 de abril de 2009.
13. Cómo hacer de todo con fotografía digital – David Huss , pág. 23, en Google Books , "El rango de capacidad de una batería AA suele ser de 1100 a 2200 mAh".