過剩電子計算器

電荷具有量子化特性：一般物質的電子多於質子時，帶淨負電荷；失去電子時，則帶淨正電荷。依國際單位制定義，一個電子的電荷量絕對值恰好為 1.602176634e-19 庫侖。因此，將測得的淨電荷量絕對值除以此基本電荷，即可估算造成電荷不平衡的電子數量。如果輸入的是經過四捨五入的實驗數值，結果不一定是整數。 本計算器顯示電子數量不平衡的大小。物體帶負電時對應電子過剩，帶正電時則實際對應相同數量的電子缺少。由於輸入標籤要求填寫電荷量的絕對值，因此不論輸入正負，數值計算皆取其絕對值。本工具並不表示存在分數個電子；小數來自測量精度與顯示時的四捨五入。 附加結果假設物體為孤立導體球，電荷均勻分布於其外表面。球面積等於圓周率乘以半徑平方再乘以四，因此平均表面電荷密度為電荷量除以該面積。在球形導體表面緊鄰的外側，電場強度大小等於庫侖常數乘以電荷量再除以半徑平方。這與位於球心的點電荷所產生的電場相同，但僅適用於球面上及球面外的位置。 真實物體可能不符合這些假設。電荷會在尖銳邊緣與尖端附近集中，相鄰導體會使電場變形，絕緣材料可能保留不均勻的帶電區域，周圍介質也會透過介電率改變電響應。電場很強時，空氣游離、電暈放電或介電崩潰可能造成電荷流失。因此，計算所得的密度與場強僅為理想參考值，並非詳細的靜電模擬結果或安全限值。 電荷使用庫侖，半徑使用公尺。靜電電荷量可能很小，使用科學記號較方便：一微庫侖為 1e-6 C，一奈庫侖為 1e-9 C。半徑不影響電子數量，因為數量僅取決於電荷量。半徑加倍時，平均表面電荷密度與表面電場強度皆減為原來的四分之一，因為兩者都與半徑的平方成反比。 本計算器可用於物理練習、實驗室合理性核對、靜電示範及帶電球體比較。靜電計或法拉第杯的測量值可快速換算為粒子數量的不平衡值。進行精密計算時，請另外保留電荷正負號、納入測量不確定度，在適用時使用材料的介電率，並以解析或數值靜電學方法求解實際幾何結構。