전기장 계산기란?
이 도구는 하나의 점전하가 특정 거리에서 만들어내는 전기장의 크기를 계산합니다. 쿨롱 법칙을 전기장 형태로 표현한 \(E = kQ/r^{2}\) 공식을 사용하며, 결과는 쿨롱당 뉴턴(N/C) 단위로 나타냅니다. 이 값은 미터당 볼트(V/m)와 수치상 동일합니다. 전 세계 어디에서나 통용되는 기본 물리 법칙이므로 국가나 지역에 관계없이 그대로 적용됩니다.
사용 방법
전하원 Q를 쿨롱(C) 단위로 입력하세요(예: 1 µC은 0.000001처럼 입력). 그리고 전하로부터 전기장을 구하려는 지점까지의 거리 r를 미터(m) 단위로 입력합니다. 계산 버튼을 누르면 전기장의 세기가 나타납니다. 양전하일 경우 바깥 방향을 향하는 양(+)의 값이, 음전하일 경우 전하 쪽을 향함을 나타내는 음(−)의 값이 표시됩니다.
공식 풀이
점전하의 전기장은 거리의 제곱에 반비례하여 약해집니다:
$$E = \frac{kQ}{r^{2}}$$여기서 \(k \approx 8.9876 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}\)는 쿨롱 상수이고, Q는 쿨롱 단위의 전하량, r는 미터 단위의 거리입니다. 거리를 두 배로 늘리면 전기장은 4분의 1로 줄어듭니다.
계산 예시
\(Q = 1 \times 10^{-6}\ \text{C}\)(1 µC)의 전하가 \(r = 1\ \text{m}\) 떨어진 지점에 있을 때:
$$E = \frac{8.9876 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{1^{2}} \approx 8{,}987.55\ \text{N/C}$$\(r = 2\ \text{m}\)에서는 전기장이 약 2,246.89 N/C로 떨어지며, 이는 원래의 4분의 1 세기입니다.
자주 묻는 질문
E의 단위는 무엇인가요? 쿨롱당 뉴턴(N/C)이며, 미터당 볼트(V/m)와 같습니다.
결과가 왜 음수로 나오나요? 음의 전하원은 전하 쪽을 향하는 전기장을 만들기 때문입니다. 부호는 방사 방향을 따라 전기장이 향하는 방향을 나타냅니다.
거리를 0으로 두면 계산되나요? 아니요. \(r = 0\)에서는 전기장이 무한대로 발산하므로, 0으로 나누는 것을 막기 위해 계산기는 0을 반환합니다. 0이 아닌 거리를 입력하세요.
