Kas ir Kulons?

Kulons ir elektriskā lādiņa mērs, un to definē kā lādiņu, kas vienas sekundes laikā plūst ar nemainīgu viena ampēra (1 ampēra) strāvu. Uzlāde var būt pozitīva vai negatīva. Tas atbilst 6.241 x 1018 elektroniem. Kulona ideja ir noderīga elektroķīmijā un fizikā.
Elektrības īpašības bieži tiek salīdzinātas ar ūdens fiziku caurulēs vai upēs. Šajā analoģijā ampēri vai strāvas stiprums ir ūdens plūsmas ātrums, un kulons ir ūdens daudzums, kas tiek transportēts noteiktā laika periodā. Ikdienas apstākļos lielākā daļa cilvēku rūpējas par ierīces nepieciešamo spriegumu vai nomaiņas spuldzes jaudu. Faktiskā uzlādes plūsma vai izmantotie kuloni ir svarīgi tikai tad, kad ir pienācis laiks apmaksāt elektrības rēķinu.

Elektriskais lādiņš nav tas pats, kas elektrons. Elektrons ir subatomiska daļiņa, kas nes lādiņu. Metāla gabalā elektronus diezgan brīvi notur protoni, pozitīvi lādētais atoma kodols. Kad tiek pielietots potenciāls vai spriegums, elektroni pārvietojas vienmērīgi, un lādiņš tiek pārnests tik ilgi, kamēr pastāv potenciālu atšķirība starp metāla galiem, tāpat kā upei, lai plūstu, ir nepieciešams vertikāls kritums.

Tā kā viena kulona lādiņš ir līdzvērtīgs 6.241 x 1018 elektronu lādiņu summai, viena elektrona lādiņš ir apgriezts: 1 dalīts ar 6.241 x 1018 elektroniem uz vienu kulonu. Viena elektrona lādiņš ir 1.602 x 10-19 kuloni. Roberts Millikans saņēma Nobela prēmiju 1923. gadā par darbu elektrona lādiņa mērīšanā.

Vispazīstamākā lādiņa pārnešana notiek sadzīves elektriskajā ķēdē. Metāla vadītājs, parasti vara stieple, tiek izmantots, lai pārsūtītu elektroenerģiju no mājas padeves uz gaismu. Kad gaismas slēdzis ir ieslēgts, gaisma parādās uzreiz. Tas notiek tāpēc, ka lādiņš faktiski pārvietojas ātrāk nekā elektroni. Tas arī virzās pretējā virzienā.

Dažas cietas vielas pārnes lādiņus kā pozitīvi lādētus protonus. Dažreiz šo cieto vielu lādiņnesēji tiek aprakstīti kā elektronu caurumi vai vieta, kur elektroniem vajadzētu būt. Elektronikā izmantotie pusvadītāji bieži ir izgatavoti no pozitīviem lādiņiem nesošiem materiāliem. Šajos materiālos lādiņš kustas tajā pašā virzienā kā lādiņa nesēji. Elektrolītu šķīdumi, izšķīdušo minerālu vai citu vielu šķīdumi, lādē lādiņus divos virzienos, jo negatīvi lādētie joni virzīsies vienā virzienā, bet pozitīvi lādētie – pretējā virzienā.

Kulonus izmanto aprēķinos, kas saistīti ar elektroķīmiju, un fiziķiem, kas pēta elektrību un magnētismu. Bieži sastopama vidusskolas ķīmijas problēma ir jautājums par to, cik daudz metāla tiek nogulsnēts uz substrāta metāla pārklājuma vannā, ņemot vērā strāvas stiprumu un strāvas pielikšanas laiku. Fizikas problēma, izmantojot kulonus, varētu būt saistīta ar fotoelementu paneļa efektivitāti, kas pārvērš fotonu enerģiju elektrībā.