쿨롱 법칙이란?
쿨롱 법칙은 정지해 있는 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력을 설명하는 법칙입니다. 이 힘의 크기는 두 전하량의 곱에 정비례하고, 두 전하 사이 거리의 제곱에 반비례합니다. 이 계산기는 두 전하량(쿨롱, C)과 두 전하 사이의 거리(미터, m)를 입력하면 그 힘을 뉴턴(N) 단위로 계산해 줍니다. 특정 국가나 지역에 국한되지 않고 전 세계 어디서나 동일하게 적용되는 보편적인 물리 도구입니다.
계산기 사용법
첫 번째 전하량(\(q_1\))과 두 번째 전하량(\(q_2\))을 쿨롱(C) 단위로 입력하세요. 예를 들어 1마이크로쿨롱(µC)은 0.000001처럼 입력하면 됩니다. 그리고 두 전하 사이의 거리 \(r\)을 미터(m) 단위로 넣으세요. 계산기는 힘의 크기와 함께, 이 상호작용이 척력(같은 부호의 전하)인지 인력(반대 부호의 전하)인지 알려줍니다. 두 전하량의 곱이 양수이면 밀어내는 척력, 음수이면 끌어당기는 인력이 작용합니다.
공식 풀이
공식은 다음과 같습니다.
$$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^{2}}$$여기서 \(k = 8.9875517873681764 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\) 는 진공에서의 쿨롱 상수입니다. 거리가 분모에서 제곱으로 들어가기 때문에, 두 전하 사이의 거리를 두 배로 늘리면 힘은 원래의 4분의 1로 줄어듭니다. 중력과 비슷한 역제곱 관계인 셈이죠.
예제 풀이
\(q_1 = 1\,\mu\text{C}\)(\(1 \times 10^{-6}\ \text{C}\))와 \(q_2 = 1\,\mu\text{C}\)인 두 전하가 0.1 m 떨어져 있다고 가정해 봅시다. 그러면
$$F = (8.9875517873681764 \times 10^{9}) \times \frac{1 \times 10^{-6} \times 1 \times 10^{-6}}{0.1^{2}} = 8.9875517873681764 \times 10^{9} \times \frac{1 \times 10^{-12}}{0.01} \approx 0.898755\ldots\ \text{N}$$두 전하 모두 양전하이므로 이 힘은 서로 밀어내는 척력입니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 사용해야 하나요? 전하량은 쿨롱(C), 거리는 미터(m)로 입력하면 힘은 뉴턴(N) 단위로 나옵니다. 마이크로쿨롱은 \(10^{-6}\)을 곱해 쿨롱으로 변환하세요.
결과가 음수면 무슨 뜻인가요? 음수 부호는 끌어당기는 인력을 의미하며, 두 전하의 부호가 서로 반대일 때 나타납니다. 크기(Magnitude) 항목에는 힘의 절댓값이 표시됩니다.
매질의 영향도 반영되나요? 아니요. 이 계산기는 진공(자유 공간) 상태의 \(k\) 값을 사용합니다. 유전체 매질 속이라면 상대 유전율로 나눠 주어야 합니다.
