볼트-전자볼트 변환 계산기란?
전자볼트(eV)는 하나의 기본 전하가 1볼트의 전위차를 통과할 때 얻는 일(에너지)과 같은 에너지 단위입니다. 이 계산기는 전압(볼트 단위)과 전하수(기본 전하 e의 배수)를 입력받아 그 에너지를 전자볼트와 줄(J) 단위로 변환해 줍니다. 입자의 에너지를 eV로 표현하면 다루기 편하기 때문에 물리학, 전자공학, 화학 분야에서 폭넓게 활용됩니다.
사용 방법
전위차를 볼트 단위로, 전하는 기본 전하 e의 배수로 입력하세요. 전자 하나나 양성자 하나의 경우 전하수는 1입니다. 2가 이온이라면 2가 되고, 그 이상도 마찬가지입니다. 계산기는 두 값을 곱해 eV 단위의 에너지를 구하고, 이를 줄(J) 단위로도 변환해 줍니다.
공식 풀이
핵심 관계식은 다음과 같으며,
$$E\ (\text{eV}) = \text{Voltage (V)} \times \text{Charge (e)}$$여기서 V는 전압, Q는 기본 전하 단위의 전하수입니다. 1 eV는 정의상 하나의 기본 전하가 1볼트를 통과할 때 얻는 에너지이므로, 전하수 Q가 V볼트를 통과하면 정확히 \(V \times Q\) 전자볼트를 얻게 됩니다. 이를 SI 단위인 줄로 바꾸려면 기본 전하 상수인 \(1.602176634 \times 10^{-19}\ \text{J/eV}\)를 곱하면 됩니다.
예제 풀이
전하수가 1인 전자가 5,000볼트의 전위차를 통과하며 가속된다고 합시다. 이때 얻는 에너지는 $$E = 5000 \times 1 = 5{,}000\ \text{eV}$$입니다. 줄로 환산하면 $$5000 \times 1.602176634 \times 10^{-19} = 8.01 \times 10^{-16}\ \text{J}$$가 됩니다. 같은 전압에서 2가 이온(\(Q = 2\))이라면 10,000 eV를 얻게 됩니다.
자주 묻는 질문
전자볼트는 전압의 단위인가요? 아닙니다. 이름과 달리 전자볼트는 전압이 아니라 에너지의 단위입니다. 볼트는 전위차를, eV는 에너지를 측정합니다.
전하수란 무엇인가요? 입자가 가진 전하의 크기를 기본 전하 e(약 \(1.602 \times 10^{-19}\ \text{C}\))의 배수로 나타낸 값입니다. 전자 하나나 양성자 하나의 전하수는 1입니다.
eV를 줄(J)로 어떻게 변환하나요? eV 단위의 에너지에 \(1.602176634 \times 10^{-19}\)를 곱하면 줄 단위가 됩니다.
