unidad de carga eléctrica en el sistema internacional de unidades
Santiago
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Culombio
Culombio
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Magnitud Carga eléctrica
Símbolo C
Nombrada en honor de Charles-Augustin de Coulomb
Equivalencias
Unidades básicas del Sistema Internacional 1 C = 1 A·s
Sistema Cegesimal de Unidades 1 C = 2 997 924 580 statC
Unidades naturales 1 C =
{\displaystyle 6,241509\times 10^{18}}
e-
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El culombio1 o 2 (pronunciación en francés: /kulɔ̃/; símbolo: C) es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física de cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb.
Se define como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente eléctrica de un amperio de intensidad.
{\displaystyle 1\ \mathrm {C} =1\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {s} }
Desde la 26ª Conferencia General de Pesas y Medidas en el Sistema Internacional de Unidades la carga elemental se define como 1,602 176 634 × 10-19 C, sin incertidumbre, y el culombio y el amperio se definen en función de esta carga elemental.3 Dado que la carga del electrón es de la misma magnitud que la del protón, pero negativa, se necesitan 6,241 509 074 460 763 × 1018 electrones para reunir un culombio de carga negativa.
También puede expresarse en términos de capacidad (F, faradio) y tensión (V, voltio), según la relación:
{\displaystyle 1\ \mathrm {C} =1\ \mathrm {F} \cdot \mathrm {V} }
obtenida directamente de la definición de faradio.
Índice
1 Histórico
2 Equivalencia con el amperio·hora
3 Múltiplos del SI
4 Órdenes de magnitud
5 Véase también 6 Referencias 7 Enlaces externos
Histórico[editar]
En 1861, los dos ingenieros eléctricos ingleses Josiah Latimer Clark y Charles Tilston Bright propusieron el farad como unidad de carga eléctrica en honor al físico inglés Michael Faraday. Sin embargo , en 1881, el Congreso Internacional de Electricidad estableció el culombio como unidad de carga eléctrica y el faradio como unidad de capacitancia eléctrica.
La definición actual del Culombio mediante la determinación de la carga elemental se decidió el 16 de noviembre de 2018 en la 26ª Conferencia General de Pesos y Medidas y entró en vigor el 20 de mayo de 2019. Anteriormente, el amperio se definía en términos de la fuerza de Lorentz de la corriente eléctrica y el coulomb como un amperio por segundo.
Equivalencia con el amperio·hora[editar]
Aunque el culombio es una unidad derivada del Sistema Internacional, en las baterías eléctricas es muy frecuente utilizar la unidad Ah (amperio-hora), que refleja la cantidad de carga total que puede acumular la batería.
La equivalencia es:
{\displaystyle 1\ \mathrm {C} =0,0002777\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {h} =0,2777\ \mathrm {mA} \cdot \mathrm {h} }
{\displaystyle 1\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {h} =3600\ \mathrm {C} }
{\displaystyle 1\ \mathrm {mA} \cdot \mathrm {h} =3,6\ \mathrm {C} }
Múltiplos del SI[editar]
A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.
Múltiplos del Sistema Internacional para culombio (C)
Submúltiplos Múltiplos
Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre
10−1 C dC deciculombio 101 C daC decaculombio
10−2 C cC centiculombio 102 C hC hectoculombio
10−3 C mC miliculombio 103 C kC kiloculombio
10−6 C µC microculombio 106 C MC megaculombio
10−9 C nC nanoculombio 109 C GC gigaculombio
10−12 C pC picoculombio 1012 C TC teraculombio
10−15 C fC femtoculombio 1015 C PC petaculombio
10−18 C aC attoculombio 1018 C EC exaculombio
10−21 C zC zeptoculombio 1021 C ZC zettaculombio
10−24 C yC yoctoculombio 1024 C YC yottaculombio
Prefijos comunes de unidades están en negrita.
Esta unidad del Sistema Internacional es nombrada así en honor a Charles-Augustin de Coulomb. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (C), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (culombio), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.
Basado en , sección 5.2.
Órdenes de magnitud[editar]
Según la ley de Coulomb, dos cargas eléctricas puntuales de un coulomb cada una y separadas un metro en el vacío ejercen entre sí una fuerza de unos 9 × 109 N, aproximadamente el peso de la tierra sobre un objeto de 900.000.000 kg.
cálculo:
{\displaystyle F=k_{\mathrm {C} }\times {\frac {|Q_{\mathrm {a} }\times Q_{\mathrm {b} }|}{d^{2}}}}
con
{\displaystyle Q_{\mathrm {a} }}
y
{\displaystyle Q_{\mathrm {b} }}
las cargas de dos cuerpos y en coulombs, siendo :
{\displaystyle F}
la fuerza electroestática que se aplica entre ellos ;
{\displaystyle d}
la distancia entre ellos en metros ;
{\displaystyle k_{\mathrm {C} }=8{,}987\,551\,787\,368\,176\,4\times 10^{9}\;\mathrm {kg\cdot m^{3}\cdot s^{-4}\cdot A^{-2}} }
.
En la práctica, el culombio es una unidad demasiado grande para expresar cantidades de carga estática y, por lo general, se reemplaza por sus submúltiplos, como miliculombios (mC), microculombios (μC) o nanoculombios (nC).
Unidad de Carga Eléctrica
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En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) la carga eléctrica (q) es una magnitud derivada cuya unidad recibe el nombre de culombio (C), en honor al físico francés Charles-Augustin de Coulomb. Para definirla se hace uso de la intensidad de corriente eléctrica que es una magnitud fundamental en el S.I. y cuya unidad es el amperio (A). De esta forma:
Un culombio (C) es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa cada segundo (s) la sección de un conductor por el que circula una corriente eléctrica de un amperio (A).
1 C = 1 A·s
Un culombio es una unidad de carga muy grande por lo que es común utilizar submúltiplos de esta. A continuación puedes encontrar algunos de los más utilizados:
Miliculombio. 1 mC = 10-3 C
Microculombio. 1 µC = 10-6 C
Nanoculombio. 1 nC = 10-9 C
Picoculombio. 1 pC = 10-12 C
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Sobre el autor
José L. Fernández
José L. Fernández es ingeniero de telecomunicaciones, profesor y curioso por naturaleza. Dedica su tiempo libre a escribir artículos para Fisicalab y a ayudar a Link a salvar Hyrule.
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La ley de Coulomb puede usarse para definir una unidad de carga siempre y cuando hayamos definido las unidades de las otras variables que aparecen en la ecuación. Por ejemplo, nada impide que asignemos a un valor de exactamente 1 y entonces definir una unidad de carga de tal manera que dos unidades de carga separadas por una distancia unidad ejerzan una unidad de fuerza la una sobre la otra. De hecho existe un conjunto de unidades basado en esta elección. Sin embargo, otro sistema de unidades eléctricas, el conocido como , es mucho más conveniente.
En el sistema (el llamado Sistema Internacional de unidades) la unidad de carga se deriva no de la electrostática, sino de la unidad de corriente, el amperio (A). La unidad de carga que resulta se llama, muy adecuadamente, coulomb o, españolizada, culombio (C). Se define como la cantidad de carga que pasa por un punto de un cable en un segundo cuando la corriente es 1 A. El el sistema internacional de unidades el amperio es la unidad básica, junto al metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s), de aquí que también se llame .
El amperio (A) es una unidad con la que estamos familiarizados porque se usa habitualmente para describir la corriente en los aparatos eléctricos y dispositivos electrónicos. Si nos fijamos en los valores que aparecen en ellos podríamos llegar a pensar que 1 C es una cantidad de carga bastante pequeña. Sin embargo 1C de carga acumulada en un sitio se hace inmanejable por lo grande. ¿Qué pasa entonces en un aparato eléctrico o una bombilla por la que circule 1 A, es decir, 1 C cada segundo? Pues que lo que pasa por sus cables son cargas a través de una estructura más o menos estática de cargas , por lo que la carga en cada momento en el cable es cero.
En la actualidad se está considerando la posibilidad de que en el Sistema Internacional sea el amperio el que se defina en términos de constantes de la naturaleza, en este caso, la carga elemental. La nueva definición sería algo así:
segundo x amperio
Tomando el culombio (1 C) como la unidad de carga, podemos hallar fácilmente la constante en la ley de Coulomb experimentalmente. Solo tendríamos que medir la fuerza entre cargas separadas una distancia conocida. De esta manera resulta que k toma el valor de nueve mil millones de newton-metros cuadrados por cada culombio al cuadrado o, usando símbolos, = 9·109 Nm2/C2.
A la vista de este valor de , dos objetos, cada uno de ellos con una carga neta de 1 C, separados un metro, ejercerían fuerzas el uno sobre el otro de nueve mil millones de newton. Para hacer una comparativa, esta es la fuerza gravitatoria que ejercen un millón de toneladas. Estas fuerzas no se pueden observar en el laboratorio, al menos laboratorios convencionales, porque es dificilísimo acumular tanta carga neta (solo 1 C) en un solo sitio.
Visto desde otro punto de vista, tampoco podemos ejercer fuerza suficiente como para conseguir juntar dos cargas del mismo signo de 1 C cada una. La repulsión de cargas del mismo signo es tal que es prácticamente imposible mantener una carga neta de más de una milésima de culombio (0,001 C) en un objeto de tamaño ordinario. Si frotas lo suficiente un peine como para que sea visible una chispa cuando lo aproximas a un conductor, la carga neta en el peine sería mucho menor que una millonésima de culombio (0,000001 C). Los rayos se producen cuando una nube ha acumulado una carga neta de unos cuantos cientos de culombios, eso sí, distribuida en todo su enorme volumen.
Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance
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Por César Tomé 6 comentarios
Publicado el 15 de marzo, 2016 en Experientia docet
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Dionisio Manuel Garrido
2 de agosto, 2019
No es, a mi modesto entender, la definición de Coulomb como unidad de carga eléctrica. Creo que se definió como la carga que tiene que circular para que se deposite un equivalente electroquímico de un metal.
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