Culombio

Culombio
Estándar	Unidades derivadas del Sistema Internacional
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 culombio^[1]​ o coulomb^[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).^[3]​^[4]​ Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb.

Se define como la cantidad de carga llevadas 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 de 2019^[3]​ la carga eléctrica elemental se redefine como 1,602 176 634 × 10^-19 C, sin incertidumbre, y el culombio y el amperio se definen en función de esta carga elemental.^[5]​ 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.

En 1861, los dos ingenieros eléctricos ingleses Josiah Latimer Clark y Charles Tilston Bright propusieron el farad (faradio en español) 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 capacidad eléctrica.

El culombio recibe su nombre del matemático, físico e ingeniero francés Charles-Augustin de Coulomb.

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 coulombio como un amperio por segundo. La definición de amperio anterior era "El amperio es la corriente constante que, si se mantiene en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, de sección circular despreciable, y colocados a 1 m de distancia en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2×10-7 newton por metro de longitud." Esta era una definición más difícil de realizar y reproducir en la práctica.

En 1878, la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia había definido el voltio, el ohmio y el faradio, pero no el culombio.^[6]​ En 1881, el Congreso Eléctrico Internacional, actualmente la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), aprobó el voltio como unidad de fuerza electromotriz, el amperio como unidad de corriente eléctrica y el culombio como unidad de carga eléctrica.^[7]​ En aquella época, el voltio se definía como la diferencia de potencial [es decir, lo que hoy se denomina "tensión (diferencia)"] a través de un conductor cuando una corriente de un amperio disipa un vatio de potencia. El culombio (posteriormente "culombio absoluto" o "abculombio" para desambiguar) formaba parte del EMU sistema de unidades. El "culombio internacional", basado en especificaciones de laboratorio para su medición, fue introducido por la CEI en 1908. El conjunto de "unidades reproducibles" se abandonó en 1948 y el "culombio internacional" se convirtió en el culombio moderno.^[8]​.

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 una batería.

La equivalencia es:

${\displaystyle 1\ \mathrm {C} =0,0002777\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {h} =0,2777\ \mathrm {mA} \cdot \mathrm {h} }$

${\displaystyle 1\ \mathrm {A} \cdot \mathrm {h} =3600\ \mathrm {C} }$

${\displaystyle 1\ \mathrm {mA} \cdot \mathrm {h} =3,6\ \mathrm {C} }$

A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.

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 The International System of Units, sección 5.2.

Según la ley de Coulomb, dos cargas eléctricas puntuales de un culombio 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 a y b en coulombs, siendo :

• ${\displaystyle F}$ la fuerza electroestática que se aplica entre ellos ;
• ${\displaystyle d}$ la distancia entre ellos en metros ;
• ${\displaystyle k_{\mathrm {C} }}$ la constante de Coulomb: ${\displaystyle 8{,}987\,551\,787\,368\,176\,4\times 10^{9}\;\mathrm {kg\cdot m^{3}\cdot s^{-4}\cdot A^{-2}} }$

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).

• Las cargas de la electricidad estática por el roce de materiales suelen ser de unos pocos microculombios.^[9]​
• La cantidad de carga que viaja a través de un rayo suele ser de unos 15 C, aunque en el caso de los rayos grandes puede ser de hasta 350 C.^[10]​
• La cantidad de carga que discurre a través de una típica pila alcalina AA desde que está completamente cargada hasta que se descarga es de unos 5 kC = 5000 C ≈ 1400 mA⋅h.^[11]​
• Una batería típica de un teléfono inteligente puede contener 10.800 C ≈ 3000 mA⋅h.

El C sustituye a la unidad Franklin (denominada Fr), llamada así por el físico estadounidense Benjamin Franklin, que se utilizaba en el Sistema Cegesimal de Unidades CGS.

1 Franklin valía 3,335 64 × 10^-10 C.

En electroquímica también se utiliza la constante de Faraday (F), llamada así por el físico británico Michael Faraday. Es el producto de la carga elemental por el número de Avogadro.

1 F es 96,485 C/mol y representa la carga asociada a un mol de electrones (en valor absoluto). Corresponde a la unidad obsoleta del faraday (1 faraday = 96 485 C/mol). Es mejor evitar escribir 1 F, que ahora significa "un faradio". (El faradio como se ha señalado más arriba es otra unidad del SI, utilizada para medir la capacidad eléctrica de un condensador).

En tecnología también se utiliza una unidad mayor, el amperio-hora (Ah): 1 Ah = 3600 C

El abcoulomb (abC o aC) es también una antigua unidad de carga: 1 abC = 10 C.

• Las cargas de electricidad estática de frotar dois materiales entre sí son típicamente de unos pocos microculombios.^[9]​
• La cantidad de carga eléctrica que descarga un rayo es una tormenta eléctrica es por lo general de unos 15 C, aunque se han registrado rayos con cargas de hasta 350 C.^[12]​
• La cantidad de carga eléctrica que se transmite desde una AA battery alcalina típica entre un estado de plena carga hasta estar descargada por completo es unos 5 kC = 5000 C;≈ 1400 mA⋅h.^[13]​
• La batería de un teléfono movil portátil puede almacenar unos 10,800C ≈ 3000 mA⋅h.

• Ley de Coulomb
• Culombimetría
• Amperio-hora
• Amperio
• Faradio
• Corriente eléctrica
• Sistema Internacional de Unidades

• Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre culombio.