電場強度、力與電位計算器

電場計算器可協助你處理三個密切相關的靜電學量：電場強度、靜電力和電位。三者都來自庫侖定律，用來描述電荷如何影響周圍空間。在點電荷模型中，相互作用取決於電荷大小、電荷正負以及間隔距離。本計算器使用庫侖常數 k = 8.9875517923 × 10^9 N·m²/C²，這是基礎物理與工程物理常用的標準值。 選擇電場模式時，計算器會套用 E = kQ / r²。電場強度表示一個點電荷會多強地推開或吸引位於距離 r 處的正試探電荷。結果以牛頓每庫侖顯示，也等價於伏特每公尺。正源電荷產生向外的電場，負電荷產生向內的電場，因此當你需要方向脈絡而不只是大小時，結果的符號會很有用。 力模式使用 F = kQ1Q2 / r²，用於計算兩個點電荷之間的靜電力。如果電荷同號，在這種簡化的一維處理中力為正，表示排斥；如果電荷異號，結果為負，表示吸引。由於公式分母包含 r²，即使間隔距離只出現微小變化，也可能造成力大幅改變，這也是靜電交互作用在小尺度下特別重要的原因之一。 電位模式使用 V = kQ / r。電位描述點電荷在某位置產生的單位電荷位能。它在電路理論、靜電學題目和以能量為基礎的推理中尤其有用。不同於電場表示式，電位依 1 / r 而不是 1 / r² 變化，因此會隨距離較慢衰減。這讓它成為比較帶電粒子或導體周圍不同位置的便利物理量。 本計算器最適合用於真空或空氣中的理想化點電荷問題，此時庫侖常數是良好的近似。在真實材料中，介電常數會改變交互作用；對於延展電荷分布，可能需要積分或數值方法，而不是單一閉式方程式。即便如此，這裡的公式仍是作業、實驗室檢查和快速工程估算的標準起點。