쿨롱(Coulomb) - 전하의 단위

"쿨롱(C)은 전하(량)의 단위이며 전류 1A(암페어)가 1초 동안 흘렀을 때 이동한 전하의 양이다."

 

암페어(Ampere) - 전류의 단위

 

국제단위계(SI - International System Units) 표준 단위이며, 금속공과 비틀림 저울을 이용하여 두 전하 사이의 관계를 방정식으로 정립한 프랑스의 물리학자 샤를 드 쿨롱(Charles-Augustin de Coloumb, 1736~1806)의 이름을 딴 것이다.

 

우선, 전하(electric charge)란 전기 현상을 일으키는 물질의 물리적 성질을 의미한다.

자연에는 서로 밀고 당기는 두 종류의 전하가 있으며 프랭클린(B. Franklin, 1706-1790)은  이를 각각 양(+)전하와 음(-)전하로 명명하였다.

전하의 최소값은 일반적으로 기호 e 를 사용하고 쿨롱으로 표현하면 약1.6 × 10^-19C의 값을 가지며 양전하와 음전하 모두 크기가 같다. 전하량은 이의 정수배로만 존재할 수 있다.

 

 

비틀림저울을 이용한 쿨롱실험 

 

 

쿨롱은 첨부한 영상에서 보이는 것과 같이, 자신이 발명한 비틀림 저울을 사용하여 전기를 띤 물체 사이의 전기력에 대한 실험을 수행하여 두 전하 사이에 작용하는 힘이 두 전하의 거리의 제곱에 반비례하고 두 전하량의 곱에 비례한다는 것과, 같은 종류의 전하는 서로 밀고, 다른 종류의 전하는 서로 당긴다는 사실을 발견하였다. 이 결과를 다음의 식으로 표시 할 수 있다. 

 

 

 

 

F : 전하 사이의 힘

k : 쿨롱상수

q1,q2: 전하

r : 전하 사이의 거리

 

 

여기서 쿨롱상수(k)는 대략 8.9875×10⁹Mn²/C² 의 값을 가지며, 쿨롱에 의하여 정의된 것은 아니고, 19세기 후반부터 20세기 초에 이르기까지 라그랑주(Joseph-Louis Lagrange), 가우스(Carl Friedrich Gauss), 베버(Wilhelm Eduard Weber) 등 여러 과학자의 실험에 의해서 밝혀지고 정의된 상수이다.

앞서 쿨롱(C)은 전하의 단위이며 전류 1A(암페어)가 1초 동안 흘렀을 이동한 전하의 양이라고 정의하였다.

여기서 C,A등은 실용단위계인 MKS(meter,kilogram,second) 시스템에서 사용되는 단위이며 역시 MKS단위를 이용하여 쿨롱의 법칙을 표현하기 위하여 k라는 비례상수를 사용한다. (만약, 또다른 단위계인 cgs단위계를 사용하여 쿨롱법칙의 식을 표현한다면 k는 필요없어진다.)