在電磁學的宏偉殿堂中，「電荷」是構成一切電現象的基石，而如何精確度量電荷，則是理解並應用電力的關鍵。國際單位制（SI）為此指定了一個專門的單位－庫侖（Coulomb, 符號為 C）。
這個單位不僅是為了紀念法國物理學家查爾斯·奧古斯丁·庫侖（Charles-Augustin de Coulomb）的卓越貢獻，更是串聯電流、電壓、電容等核心概念的橋樑。本文將深入探討庫侖的現代定義、其在物理學中的核心角色「庫侖定律」，以及它在實際應用中的尺度概念。
何謂庫侖 (C)？
庫侖是電荷量的國際單位，用以衡量物體所帶電荷的數量。根據物質內質子與電子的相對數量，電荷可分為正電（+）與負電（-）。若物體擁有的電子數多於質子數，則帶負電；反之則帶正電。
現代標準定義：與基本電荷掛鉤
隨著 2019 年國際單位制基本單位的重新定義，庫侖的定義不再依賴於安培，其主要原因是為了讓此定義與物理世界中最微小的電荷單位——基本電荷 (e)——進行了精確掛鉤，使其成為更基本的物理常數。基本電荷的數值被定義為一個固定常數：
e = 1.602 176 634 × 10^-19 C因此，1 庫侖 (C) 就被定義為相當於1/1.602176634 ×10^-19個基本電荷所帶的總電量，其近似值為：1 C ≈6.241509 ×10^18個電子（或質子）所帶的電量總和。一個有趣的細節是，由於這個數值是基本電荷常數的倒數，所以它並非一個整數。
歷史定義與其他單位關係
在 2019 年以前，庫侖的定義更依賴電流單位「安培 (A)」。當時的定義是：若一條導線中通過的穩定電流為 1 安培，那麼在 1 秒（s）內通過該導線任一橫截面的電荷總量即為 1 庫侖。這個關係式至今仍完全適用：
1 C = 1 A·s此外，庫侖也與電壓的單位「伏特 (V)」和電容的單位「法拉 (F)」相關：1 C = 1 V ·F
| 單位換算 | 相當於 |
|---|---|
| 國際單位制基本單位 | 1 A·s$ (安培·秒) |
| 基本電荷 | 約 6.241509 × 10^18 e$ |
| 其他單位關係 | 1 V·F$ (伏特·法拉) |
庫侖定律：電荷之間的作用力
兩個帶電物體靠近時，會產生一種相互作用的靜電力，稱為「庫侖力」。此力的性質和大小，由著名的庫侖定律所描述。該定律由庫侖在 1785 年正式發表，其核心思想是：
- 同性相斥：帶有相同極性（同為正電或同為負電）的电荷會相互排斥。
- 異性相吸：帶有不同極性（一正一負）的电荷會相互吸引。
庫侖定律精確地指出，兩個點電荷之間的靜電力（F），與它們各自電量（Q_1與Q_2$）的乘積成正比，並與它們之間距離（r）的平方成反比。在真空環境中，其數學公式表示為：
F = ((1 / (4 π ε0)) (|Q1 * Q2|) / (r^2)
其中：
- F：靜電力（單位：牛頓 N）
- Q1、Q2：兩個電荷的電量（單位：庫侖 C）
- r：兩電荷間的距離（單位：公尺 m）
- ε0：約為 8.854 × 10^-12（真空介電常數，單位 F/m）
若電荷間的介質不是真空，則需考慮該介質的相對電容率，公式會調整。
庫侖的尺度：一個巨大的單位
儘管庫侖是標準單位，但在日常生活的靜電現象中，它是一個極其巨大的單位。一個驚人的例子可以說明其尺度：
假設有兩個點電荷，電量分別為 +1 C 和 -1 C，將它們放置在真空中相距 1 公尺的位置。根據庫侖定律計算，它們之間的吸引力 F 約為 9 × 10^9$ 牛頓。這個力有多大？如果除以重力加速度 (9.8 m/s²)，相當於超過 90 萬公噸的重量，這是一個天文數字。
正因如此，在實際的靜電問題（例如高分子薄膜摩擦帶電）中，所涉及的電量通常非常微小，往往是以微庫侖 (μC, 10^-6C) 或奈庫侖 (nC, 10^-9 C) 為單位。例如，KEYENCE 提及的帶電高分子薄膜，其帶電量級別約在 10^-5 C 左右。
常見問題
Q1: 一庫侖到底有多少電荷？
A1: 1 庫侖相當於約 6.24 × 10^18$ 個基本電荷（例如电子或質子）所帶的電量總和。它是一個定義性的數值，源自基本電荷常數的倒數。
Q2: 為什麼庫侖定律很重要？
A2: 庫侖定律是靜電學的第一個定量定律，它精確描述了靜止電荷間的相互作用力。這是理解所有電現象的基礎，從原子結構的穩定性到電容器的設計，再到工業生產中靜電問題的解決方案，都離不開庫侖定律的原理。
Q3: 「庫侖」和「庫倫」有什麼不同？
A3: 根據中文维基百科的提示，其社群最近也正式上线邀请大家一同关注此類知識的細微區別。「庫侖」主要指電荷的单位 (Coulomb)，而「庫倫」則常用於指代物理学家查爾斯·奧古斯丁·庫侖 (Charles-Augustin de Coulomb) 的譯名。儘管發音相同，但在嚴謹的科學書寫中，將单位與人名做區分是較為準確的做法。值得一提的是，相关资料的本頁面最後修订于2025年，确保了資訊的更新。
總結
庫侖 (C) 作為電荷的国际标准单位，其定義已從過去依賴电流演變為與宇宙中最基本的物理常數「基本電荷」直接掛鉤，這反映了現代計量學的精確與進步。它不僅是衡量電荷多寡的標尺，更是透過庫侖定律，成為描述帶電粒子間基本作用力的核心。
雖然 1 庫侖在宏觀世界中是一個極大的電量，但理解其定義與應用，對於從基礎物理研究到尖端的靜電消除與電子工程，都具有不可或缺的重要性。相關的學術內容，其頁面最後修訂時間點確保了資料的時效性，例如有些资料的面最後修訂于2025年。
