Coulomb

Physikalische Einheit
Einheitenname	Coulomb
Einheitenzeichen	$\mathrm{C}$
Physikalische Größe(n)	Elektrische Ladung
Formelzeichen	,
Dimension	$\mathsf{I\;T}$
System	Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten	$\mathrm{1 \, C = 1 \; A s}$
Benannt nach	Charles Augustin de Coulomb
Abgeleitet von	Ampere, Sekunde

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

Ein Coulomb ist definiert als die elektrische Ladung, die innerhalb einer Sekunde durch den Querschnitt eines Drahts transportiert wird, in dem ein elektrischer Strom der Stärke von einem Ampere fließt:

$1\,\mathrm{C} = 1\,\mathrm{A} \cdot 1\,\mathrm{s}$

Vergleich mit der elektrischen Elementarladung

Eine in der Natur auftretende elektrische Ladung Q kann immer nur ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung e sein. Die Einheiten des SI-Einheitensystems wurden jedoch willkürlich festgelegt. Daher ist nicht garantiert, dass ein Coulomb ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung ist.

Die Basiseinheit Sekunde ist als exaktes Vielfaches einer gewissen natürlichen Zeitspanne festgelegt. Analog dazu könnte man im Prinzip das Coulomb durch die Angabe einer ganzen Zahl von Elementarladungen definieren und die Basiseinheit Ampere darauf zurückführen. Eine solche Abänderung des Einheitensystems ist derzeit nicht geplant.

Die elektrische Elementarladung kann (unter anderem) als Kombination der Josephson-Konstanten K_J und der von-Klitzing-Konstanten R_K dargestellt werden:

$e = \frac{2} {K_J \cdot R_K}$

Für diese beiden Konstanten wurden im Jahre 1990 sogenannte konventionelle Werte festgelegt. Aufgrund der endlichen Stellenzahl der beiden Werte ergibt sich dann zwar die Aussage, dass auf ein Coulomb 6.241.509.629.152.650.000 Elementarladungen entfallen (eine ganze Zahl). Dies darf aber nicht als Beleg für eine tatsächliche Ganzzahligkeit gewertet werden.

Historisches

Das Coulomb hat die elektrostatische CGS-Einheit ESU oder Franklin (Fr) ersetzt:

$\begin{alignat}{2} & 1 \, \mathrm{C} \ && \mathrel{\widehat{=}} \frac{10 \cdot c_0}{1 \, \mathrm{m/s}} \, \mathrm{Fr}\\ \Leftrightarrow \ & 1 \, \mathrm{C} \ && \mathrel{\widehat{\approx}} \ 2.997.924.580 \,\mathrm{Fr}\\ \Leftrightarrow \ & 3,335641 \cdot 10^{-10} \, \mathrm{C} \ && \mathrel{\widehat{\approx}} \ 1 \, \mathrm{Fr}\end{alignat}$

mit der Lichtgeschwindigkeit $c_0 = 299.792.458 \ \mathrm{m/s}.$