Coulomb

Ein Coulomb (Einheitenzeichen C) ist die abgeleitete SI-Einheit der elektrischen Ladung (Formelzeichen Q oder q). Es ist nach dem französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb (1736–1806) benannt.

Ein Coulomb ist die elektrische Ladung, die durch den Querschnitt eines Drahts transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke 1 Ampere für 1 Sekunde fließt:

1 C = 1 A · s

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Eine elektrische Ladung Q kann immer nur ein Vielfaches n_e der (ebenfalls in C angegebenen) Elementarladung e sein:

Q = n_e · e

Die Zahl dieses Vielfachen für eine elektrische Ladung von genau 1 C ist demnach der Reziprokwert der in C angegebenen Elementarladung:

n_e = 1 C/e = e⁻¹ C

Der Wert für e^-1 kann durch Kombination der Definitionsgleichungen für die Josephson-Konstante K_J und für die von-Klitzing-Konstante R_K abgeleitet werden:

e⁻¹ = 1/2 · K_J · R_K

Aus den derzeit nach CODATA 2006^[1] allgemein empfohlenen Werten für

K_J = 4,835 978 91 (12) × 10¹⁴ Hz · V⁻¹

R_K = 25 812,807 557 (18) Ω

ergibt sich der nach CODATA 2006 empfohlene Schätzwert für n_e bzw. e⁻¹

e⁻¹ = 6,241 509 65 (16) × 10¹⁸ C⁻¹

mit der angegebenen Standardabweichung von 16 × 10¹⁰ C⁻¹.

Für K_J und R_K gibt es seit 1990 gültige exakt festgelegte konventionelle Werte. Diese führen zur konventionellen 1990er Josephson-Konstante K_J-90 und zur konventionellen 1990er von-Klitzing-Konstante R_K-90:

K_J-90 = 4,835 979 × 10¹⁴ Hz · V⁻¹

R_K-90 = 25 812,807 Ω

Über diese Werte gelangt man zum exakten (ganzzahligen) Wert e₉₀⁻¹ - dem konventionellen 1990er Wert für e⁻¹:

e₉₀⁻¹ = 6 241 509 629 152 650 000 C⁻¹

Historisches

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

1 ESU = 1 Fr ≙ 1 / 2 997 924 580 C ≈ 3,335 641 × 10⁻¹⁰ C.

Quellen

1. ↑ CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants 2006

Siehe auch

• Einheitensystem
• Faraday-Konstante
• Coulombsches Gesetz
• Elementarladung