전기장, 힘, 전위를 구하는 전기장 계산기

전기장 계산기는 서로 밀접하게 관련된 세 가지 정전기학 양인 전기장 세기, 정전기력, 전위를 다루는 데 도움을 줍니다. 이 세 가지는 모두 쿨롱 법칙에서 나오며, 전하가 주변 공간에 어떤 영향을 주는지 설명합니다. 점전하 모델에서 상호작용은 전하의 크기, 전하의 부호, 떨어진 거리에 따라 달라집니다. 이 계산기는 입문 물리와 공학 물리에서 사용하는 표준값인 쿨롱 상수 k = 8.9875517923 × 10^9 N·m²/C² 를 사용합니다. 전기장 모드를 선택하면 계산기는 E = kQ / r² 를 적용합니다. 전기장 세기는 점전하가 거리 r 에 놓인 양의 시험 전하를 얼마나 강하게 밀거나 끌어당기는지를 나타냅니다. 결과는 쿨롱당 뉴턴으로 표시되며, 이는 미터당 볼트와도 같습니다. 양의 원천 전하는 바깥쪽을 향하는 장을 만들고, 음의 전하는 안쪽을 향하는 장을 만들기 때문에, 크기만이 아니라 방향적 맥락이 필요할 때 결과의 부호가 유용할 수 있습니다. 힘 모드는 F = kQ1Q2 / r² 를 사용합니다. 이는 두 점전하 사이의 정전기력을 제공합니다. 전하의 부호가 같으면 이 단순화된 1차원 처리에서 힘은 양수이며 척력을 나타냅니다. 전하의 부호가 반대이면 결과는 음수가 되어 인력을 나타냅니다. 공식의 분모에 r² 이 있으므로, 간격이 조금만 변해도 힘은 매우 크게 달라질 수 있습니다. 이것이 작은 스케일에서 정전기적 상호작용이 매우 중요해지는 이유 중 하나입니다. 전위 모드는 V = kQ / r 를 사용합니다. 전위는 한 위치에서 점전하가 만드는 단위 전하당 위치 에너지를 설명합니다. 회로 이론, 정전기학 문제, 에너지 기반 추론에서 특히 유용합니다. 전기장 식과 달리 전위는 1 / r² 가 아니라 1 / r 에 의존하므로 거리와 함께 더 천천히 감소합니다. 따라서 대전 입자나 도체 주변의 위치를 비교하는 데 편리한 양입니다. 이 계산기는 진공 또는 공기 중의 이상화된 점전하 문제에 가장 적합하며, 이때 쿨롱 상수는 좋은 근사값입니다. 실제 물질에서는 유전율이 상호작용을 바꾸고, 확장된 전하 분포는 하나의 닫힌 형태 방정식보다 적분이나 수치 방법이 필요할 수 있습니다. 그래도 여기의 공식은 숙제, 실험실 확인, 빠른 공학적 추정의 표준 출발점입니다.