쿨롱 법칙 계산기

쿨롱 법칙은 두 이상적인 점전하 사이의 정전기적 상호작용을 설명합니다. 힘의 크기는 두 전하량의 절댓값을 곱한 값에 비례하고, 전하 사이 거리의 제곱에 반비례합니다. 진공에서 비례 상수는 약 8.98755 곱하기 10의 구제곱이며, 단위는 뉴턴 제곱미터 매 제곱쿨롱입니다. 이 계산기는 선택한 전하량과 거리의 단위를 쿨롱과 미터로 변환한 뒤 식에 대입합니다. 전하의 부호에 따라 힘의 방향이 결정됩니다. 같은 부호의 전하는 서로 밀어내고, 반대 부호의 전하는 서로 끌어당깁니다. 계산기는 힘의 크기를 양수로 표시하고 상호작용의 종류를 따로 안내합니다. 따라서 대수적 계산 결과가 음수인 것을 힘의 크기가 음수인 것으로 혼동하지 않도록 합니다. 완전한 벡터 계산에서 힘은 두 전하를 잇는 직선을 따라 작용하며, 방향은 좌표계를 기준으로 정합니다. 거리는 역제곱 관계를 통해 힘에 큰 영향을 줍니다. 거리를 두 배로 늘리면 힘은 사분의 일로 줄어들고, 거리를 절반으로 줄이면 힘은 네 배가 됩니다. 전하량과 힘은 선형 관계이므로 한쪽 전하량을 두 배로 늘리면 힘도 두 배가 됩니다. 이러한 관계는 미시적 상호작용이 강한 이유와 거리가 멀어질수록 정전기 효과가 빠르게 약해지는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 입력하는 거리는 점전하로 볼 수 있는 전하들의 중심 사이 거리여야 합니다. 물질 매질은 상대 유전율에 따라 이상적인 진공 상태의 상호작용을 약화시킵니다. 공기의 상대 유전율은 흔히 일로 근사하며, 일반적인 조건에서 물은 약 팔십입니다. 계산기는 힘, 전기장 세기, 전위 에너지를 입력한 상대 유전율로 나눕니다. 실제 유전율은 온도, 주파수, 조성, 전기장 조건에 따라 달라지므로 용도에 맞는 값을 사용하세요. 여기서 전기장 세기는 전하 1이 전하 2의 위치에 만드는 전기장의 크기입니다. 쿨롱 상수에 첫 번째 전하량의 절댓값을 곱하고, 상대 유전율과 거리의 제곱으로 나눈 값입니다. 전위 에너지는 쿨롱 상수에 부호를 포함한 두 전하량의 곱을 곱한 뒤, 상대 유전율과 거리로 나눈 값입니다. 힘의 크기와 달리, 무한히 먼 곳에서 에너지를 영으로 두는 일반적인 기준에서는 반대 부호 전하의 전위 에너지는 음수이고 같은 부호 전하의 전위 에너지는 양수입니다. 점전하 모델은 물체의 유한한 크기, 전하 분포, 분극의 기하학적 특성, 주변 도체, 차폐, 양자 효과를 고려하지 않습니다. 전하가 여러 개라면 전하량의 스칼라 합을 그대로 대입하지 말고, 각 전하가 만드는 벡터 기여분을 계산한 뒤 중첩 원리를 적용하세요. 이 도구는 물리 문제 풀이와 예비 추정에 적합합니다. 고전압 설계, 나노 규모 모델링, 안전이 중요한 정전기 해석에는 기하 구조를 고려한 수치 해석과 검증된 물성이 필요합니다.