Mjerna jedinica kulon

MJERNE JEDINICE NAZVANE PO ZNANSTVENICIMA

Neke su mjerne jedinice od XIX. stoljeća nazivane po zaslužnim znanstvenicima. Danas je u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) takvih 19 jedinica, a još je jedna iznimno dopuštena. Takvi nazivi mjernih jedinica starih sustava ili izvan sustava (angstrem, gaus, kiri, meksvel, rendgen i dr.) otišli su u povijest. Opisat će se kako je 20 danas zakonitih jedinica nazvano po znanstvenicima i kako su normirane.

U ovom se nizu1 opisuje i kako se kroz gotovo dva stoljeća mijenjalo oslanjanje jedinica od tvarnih pramjera, do suvremenog oslanjanja na prirodne stalnice ili konstante2. Jedinice su u nizu navedene uglavnom po vremenu usvajanja.

Kulon (engl. coulomb; znak C) je jedinica električnoga naboja, izvedena je jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI). Nazvan je po Charlesu-Augustinu de Coulombu.

Podrijetlo naziva mjerne jedinice kulon

Charles-Augustin de Coulomb (1736.–1806.), francuski vojni inženjer i fizičar. Proučavajući elastičnost raznih vlakana izumio je 1777. godine torzijski dinamometar, tzv. torzijsku vagu, kojom je mjerio sile između naelektriziranih

Ilustracija elektrostatskih pokusa s uporabom kušalice u knjizi: Oton Kučera, Crte o magnetizmu i elektricitetu. Matica hrvatska, Zagreb 1891.

1 Osnova ovoga niza, uz ostale izvore, je i niz napisa o povijesti, nazivima i definicijama mjernih jedinica, objavljenih u autorovu Leksikonu mjernih jedinica te u časopisima Svijet po mjeri i Radio HRS. 2 Vidi o tome npr.: Z. J., Nove definicije osnovnih jedinica SI-a. ABC tehnike, br. 622, veljača 2019., str. 15-16 i 21. tijela. Tim je mjerenjima ustanovio ovisnost privlačne ili odbojne sile između naelektriziranih tijela, znameniti Coulombov zakon. To je bila prva znanstveno utvrđena električna pojava, na kojoj su se osnivala sva daljnja istraživanja električnih pojava. Za svoj je rad dobio mnoga priznanja. Njegovo je Charles-Augustin de Coulomb ime zapisano na sa svojom torzijskom vagom Eiffelovu tornju u po kojoj je postao slavan Parizu, među 72 zaslužna znanstvenika, a po njemu je nazvana mjerna jedinica električnoga naboja.

Električni naboj

Električni naboj, elektrika, elektricitet, količina elektriciteta (znak Q), iskustvena je mjerna veličina, osnovno je svojstvo naelektriziranoga tijela koje opisuje koliko elektriciteta ono sadrži, te svakog električnog strujanja u elektrodinamici. Nosioci elementarnoga električnog naboja su subatomske čestice, vrijednosti e ≈ 1,602 176 × 10–19 C, i to elektron negativnoga, a proton pozitivnoga naboja.

Stare mjerne jedinice naboja

Jedinica električnoga naboja bila je potrebna već u prvim danima istraživanja električnih pojava. Nju se nije moglo definirati trima osnovnim veličinama i jedinicama mehanike (duljine, mase i vremena), jer je elektricitet bila nova pojava, za čije je mjerenje trebala četvrta mjerna veličina i njezina mjerna jedinica. U prvim danima istraživanja električnih pojava prva iskustvena “jedinica” elektriciteta bio je “obrok” koji se metalnom kuglicom na izoliranom držalu, tzv. kušalicom, uzimao s naelektriziranoga tijela. Električna sila između dvaju naelektrizira-

nih tijela bila je razmjerna broju tih kušalicom prenesenih “obroka elektriciteta”. Početkom XIX. stoljeća, kada se krenulo u temeljitije istraživanje električnih pojava i oblikovanje prvih zakona električnih pojava, Coulombov zakon (ispravnije bi bilo Priestley-Coulombov zakon) bio je osnova definiranja mjerne veličine električni naboj. Njegova mjerna jedinica opisno je nazvana elektrostatskom jedinicom naboja, a bila je definirana za današnji način neobično: kao “električni naboj koji na jednaki takav na jediničnoj udaljenosti uzrokuje jediničnu silu”. Danas bi tu jedinicu naboja definirali ovako:

Elektrostatska jedinica naboja (znakovi esj, esu), znatno poslije nazvana i statkulonom (znak statC), stara je jedinica naboja u CGSe-sustavu. Bila je definirana kao naboj koji na jednako toliki djeluje u praznini na udaljenosti od 1 cm silom od 1 dyn; vrijednosti je esj = 3,3356 × 10–10 C. Iako su jedinice CGS-sustava napuštane u elektrotehnici već na početku XX. stoljeća, one su se uporno zadržale u fizici i elektrokemiji sve do uvođenja Međunarodnoga sustava jedinica u drugoj polovici XX. stoljeća. Njih se pokušalo “sačuvati” uporabom predmetka stat ispred naziva praktičnih jedinica. Danas bi ga opisali ovako: Predmetak stat- svojedobno se stavljao ispred naziva ili ispred znaka električnih praktičnih

Coulombova torzijska vaga iz 1777. godine jedinica, te je tako nastajao naziv ili znak pripadajuće zastarjele jedinice CGS-sustava, na primjer: statkulon (znak statC) bio je naziv elektrostatske jedinice naboja, dakle statC = = esj ≈ 3,3356 × 10–10 C. Jednako tako su se rabile jedinice: statamper (statA), statfarad, (statF), stathenri (statH), statsimens ili statmho (statS), statom (statΩ), stattesla (statT), statveber (statWb), statvolt (statV) i dr. Ti nazivi nisu nikad bili općenito prihvaćeni. Replika Coulombove Povijest mjerne jedinice kulon Jedinica kulon bila je torzijske vage (Deutsches Museum u Münchenu) međunarodno predložena još na Prvom međunarodnom elektrotehničkom kongresu u Parizu 1881. godine. U elektrotehnici je bila odmah prihvaćena, ali u drugim područjima (fizika, elektrokemija i dr.) još dugo nije. U samim začecima potpunoga i općenito važećega međunarodnog sustava mjernih jedinica 1948. godine je 9. opća konferencija za utege i mjere, CGPM (prema franc. Conférence Générale des Poids et Mesures) među nazivima, znakovima i definicijama prve skupine od sedam električnih jedinica uvrstila i kulon.

SI jedinica kulon

Mjerna jedinica kulon je nakon toga ušla u odluku 10. CGPM-a 1960. godine o uspostavi Međunarodnog sustava jedinica (SI). Njegova definicija glasi:

Kulon (znak C), jedinica električnoga naboja, izvedena SI jedinica, definiran je nabojem koji u jednoj sekundi prođe presjekom vodiča kojim teče struja jakosti jedan amper, dakle kulon je ampersekunda (C = A · s).

Kulon je preko ampera definiran od 20. svibnja 2019. godine prirodnom stalnicom, elementarnim nabojem e. Nakon mnogo lutanja stare jedinice elektrostatska jedinica naboja ili statkulon odavno su otišli u povijest. Danas je kulon jedina mjerna jedinica električnoga naboja koja se rabi u svim područjima znanosti i tehnike. Dr. sc. Zvonimir Jakobović