伏特轉電子伏特計算器
立即將電壓換算為電子伏特（eV）與焦耳，適用於物理、電子學與量子力學。
輸入伏特值即可查看對應的電子伏特與焦耳能量。eV 的數值與 V 的數值相同。
伏特轉電子伏特計算器
立即將電壓換算為電子伏特（eV）與焦耳，適用於物理、電子學與量子力學。
關於伏特轉電子伏特計算器
電子伏特（eV）是粒子物理、原子物理與半導體工程中使用的標準能量單位。它定義為單一電子在真空中通過恰好 1 伏電位差加速後所獲得的動能。由於電子的基本電荷為 1.602176634×10⁻¹⁹ 庫侖，1 個電子伏特等於 1.602176634×10⁻¹⁹ 焦耳。
其定義方程為 E = qV，其中 E 為焦耳中的能量，q 為粒子的電荷（庫侖），V 為電壓（伏特）。對於單一電子，q = e（基本電荷），因此以焦耳表示的能量始終是電壓乘上 1.602176634×10⁻¹⁹。關鍵在於，以電子伏特表示的能量數值與伏特數值完全相同——12 伏會使電子獲得 12 eV，1 000 伏則得到 1 000 eV（1 keV）。這種一對一對應正是電子伏特如此實用的原因。
在原子與核科學中，人們偏好使用電子伏特，因為在次原子尺度上焦耳這個單位過於龐大。可見光中的單一光子只有大約 2–3 eV，氫的游離能為 13.6 eV，典型 X 光光子攜帶 100 到 100 000 eV，而伽瑪射線光子的能量超過 100 keV。相較之下，現代粒子加速器可將質子加速到數十億電子伏特（GeV），甚至數兆電子伏特（TeV）。如果都用 10⁻¹⁹ 焦耳的倍數來表示，這些數字會非常笨重。
在半導體工程中，eV 用來描述能隙——材料價帶與導帶之間的能量差。矽的能隙為 1.12 eV，砷化鎵約為 1.42 eV，氮化鎵大約為 3.4 eV。這些數值決定材料能吸收或發射哪些波長的光，因此對太陽能電池、LED 與雷射二極體的設計至關重要。正向偏壓 LED 的導通電壓大致等於其能隙對應的 eV 值。
在電子顯微鏡中，加速電壓決定了束流解析度。100 kV 的電子，其德布羅意波長比可見光小得多，因而能夠進行次奈米成像。在質譜儀中，離子的質量電荷比（m/z）會以電子伏特中的加速電壓進行校準。因此，理解伏特與 eV 的關係絕不只是單位換算——它把宏觀電氣工程量與單一粒子的量子力學行為連結起來。
伏特轉電子伏特換算範例
常見電壓及其對應的電子伏特與焦耳能量。
| 電壓 | 能量 (eV) | 能量 (J) |
|---|---|---|
| 1.5 V（AA 電池） | 1.5 eV | 2.40×10⁻¹⁹ J — 新鮮 AA 電池加速單一電子所獲得的能量。 |
| 12 V（汽車電池） | 12 eV | 1.92×10⁻¹⁸ J — 典型汽車鉛酸電池電位。 |
| 120 V（家用插座） | 120 eV | 1.92×10⁻¹⁷ J — 北美住宅市電電壓。 |
| 1 000 V（千伏） | 1 000 eV = 1 keV | 1.60×10⁻¹⁶ J — 用於 X 光管與高壓電子設備。 |
如何使用伏特轉電子伏特計算器
- 在「電壓 (V)」欄位輸入電壓值。支援小數與科學記號。
- 點擊「計算」即可查看對應的電子伏特（eV）與焦耳（J）能量。
- 請注意，eV 的數值與電壓完全相同——對於單電荷粒子，5 V 永遠等於 5 eV。
- 可使用計算器下方的範例按鈕載入常見電壓，例如 AA 電池（1.5 V）或汽車電池（12 V）。
- 點擊「重設」可清除欄位並開始新的計算。
伏特轉電子伏特計算器常見問題
1 個電子伏特等於多少焦耳？
1 個電子伏特恰好等於 1.602176634×10⁻¹⁹ 焦耳，這也是單一電子在 1 伏電位差下加速所獲得的能量。此常數由 2019 年 SI 單位重新定義固定為精確值。
為什麼 eV 中的能量數值與電壓相同？
依定義，1 eV 是 1 個基本電荷（e）在 1 伏電壓下獲得的能量。公式 E = qV 表明，當 q = 1e 時，以焦耳表示的能量為 V × e。再除以 e 轉換為 eV 後，結果就是 V。因此，50 伏對單電荷粒子總是產生 50 eV，而不受粒子質量影響。
對於電荷不是 1 的粒子，公式會改變嗎？
會。對於電荷數為 z 的粒子（例如 α 粒子 z = 2），獲得的能量為 z × V 個電子伏特。二價氦離子在 100 V 下加速會獲得 200 eV。此計算器預設單電荷粒子（z = 1）；其他電荷態請將結果乘以 z。
電子伏特和伏特有什麼差別？
伏特表示電位差（場的屬性），而電子伏特表示能量（粒子的屬性）。兩者相關但物理量不同。不能把 5 V 與 3 eV 相加，因為它們的物理維度不同；只能說 5 V 的電位會讓單電荷粒子獲得 5 eV 的動能。
電子伏特在半導體能隙中如何使用？
半導體的能隙是將電子從價帶激發到導帶所需的最小光子能量。矽 1.12 eV 的能隙意味著至少需要 1.12 eV 的光子。這對應約 1 100 nm 的波長（近紅外），這也是矽太陽能電池能吸收近紅外光而不能吸收更長波長光的原因。
我可以用這個計算器計算質子或其他離子嗎？
可以；對於單電荷離子（z = 1），結果與電子相同。對於像 Ca²⁺（z = 2）這樣的多價離子，需要將顯示的 eV 值加倍。計算器給出的焦耳結果也應乘以 z，因為 E (J) = z × e × V。