이 계산기의 기능
이 도구는 하나의 점전하가 특정 거리에서 만들어내는 전기장의 세기를 계산합니다. 전기장은 그 위치에 단위 양전하(시험 전하)를 놓았을 때 받게 되는 힘을 나타내며, 단위는 뉴턴 퍼 쿨롱(N/C)으로 표시합니다. 이는 미터당 볼트(V/m)와 동일한 단위입니다.
사용 방법
먼저 전원이 되는 전하 Q를 쿨롱 단위로 입력합니다(예: 1마이크로쿨롱이라면 0.000001, 음전하라면 음수를 입력). 그다음 전하에서 측정 지점까지의 거리 r을 미터 단위로 입력하세요. 계산기는 전기장의 크기와 함께 부호가 붙은 값을 보여줍니다(음수는 전기장이 음전하 쪽을 향한다는 의미입니다).
공식 풀이
전기장은 $$E = k \cdot \frac{Q}{r^{2}}$$ 로 구합니다. 여기서 \(k \approx 8.988 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}\) 는 쿨롱 상수입니다. 전기장은 거리의 제곱에 반비례하여 약해지기 때문에, \(r\)을 두 배로 늘리면 전기장은 이전의 4분의 1로 줄어듭니다. 양전하에서는 전기장이 바깥쪽으로 방사형으로 뻗어 나가고, 음전하에서는 안쪽으로 향합니다.
계산 예시
\(Q = 1\)마이크로쿨롱(\(1 \times 10^{-6}\ \text{C}\)), \(r = 0.5\ \text{m}\)인 경우: $$E = \frac{8.988 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{0.5^{2}} = \frac{8987.55}{0.25} \approx 35{,}950\ \text{N/C}$$ 입니다. 즉 전기장의 크기는 약 35,950 N/C이며, 양전하에서 바깥쪽을 향합니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 써야 하나요? 전하는 쿨롱, 거리는 미터로 입력하면 전기장이 N/C 단위로 나옵니다. 마이크로쿨롱(µC = 10⁻⁶ C)이나 나노쿨롱(nC = 10⁻⁹ C)은 그에 맞게 환산해서 입력하세요.
Q의 부호가 중요한가요? 네, 중요합니다. 양전하는 양(바깥쪽)의 전기장을, 음전하는 음(안쪽)의 전기장을 만듭니다. 화면에 표시되는 크기 값은 방향을 무시한 절댓값입니다.
진공 기준인가요? 기본 쿨롱 상수는 진공 또는 공기를 가정합니다. 유전체 매질 안에서는 계산 결과를 비유전율로 나눠 주어야 합니다.
