庫侖定律計算機

庫侖定律描述兩個理想點電荷之間的靜電交互作用。作用力的大小與兩個電荷量絕對值的乘積成正比，與彼此距離的平方成反比。在真空中，比例常數約為 8.98755 乘以 10 的九次方，單位為牛頓·平方公尺每平方庫侖。本計算機會先將所選的電荷量與距離單位換算為庫侖與公尺，再代入公式。 電荷的正負決定力的方向。同號電荷相斥，異號電荷相吸。計算機以正值顯示力的大小，並另外標示交互作用類型，避免將代數運算中的負值誤解為力的大小為負。在完整的向量計算中，力沿著兩個電荷的連線作用，方向則由座標系決定。 距離對作用力有顯著的平方反比影響。距離增為兩倍，力會減至四分之一；距離減半，力會增為四倍。力與電荷量呈線性關係，因此將其中一個電荷量增為兩倍，力也會增為兩倍。這些規律有助於說明微觀交互作用為何很強，以及靜電效應為何隨距離增加而迅速減弱。輸入的距離應為點狀電荷之間的中心距離。 介質會依其相對介電常數，減弱理想真空條件下的交互作用。空氣的相對介電常數通常近似為一，水在常見條件下則接近八十。計算機會將力、電場強度與電位能都除以輸入的相對介電常數。實際介電常數會隨溫度、頻率、組成與電場條件而變化，請選用適合應用情境的數值。 這裡的電場強度是電荷 1 在電荷 2 所在位置產生的電場大小，等於庫侖常數乘以第一個電荷量的絕對值，再除以相對介電常數與距離的平方。電位能等於庫侖常數乘以含正負號的電荷量乘積，再除以介電常數與距離。與力的大小不同，在慣用的無窮遠處位能為零的基準下，異號電荷的電位能為負，同號電荷的電位能為正。 點電荷模型忽略物體的有限尺寸、電荷分布、極化的幾何特性、附近導體、屏蔽及量子效應。若有多個電荷，應分別計算各個向量貢獻，再運用疊加原理求和，而非直接代入電荷量的純量總和。本工具適合物理習題與初步估算。高壓設計、奈米尺度建模，以及攸關安全的靜電問題，都需要考慮幾何結構的數值分析與經過驗證的材料特性。