Что такое калькулятор напряжённости электрического поля?
Этот инструмент рассчитывает величину электрического поля, создаваемого одиночным точечным зарядом на заданном расстоянии. В его основе лежит закон Кулона в полевой форме — \(E = kQ/r^{2}\). Результат выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл), что численно совпадает с вольтами на метр (В/м). Это универсальный закон физики, поэтому калькулятор подходит для любых задач независимо от страны.
Как пользоваться калькулятором
Введите заряд источника Q в кулонах (например, 0,000001 для 1 мкКл) и расстояние r в метрах от заряда до точки, в которой нужно определить поле. Нажмите «Рассчитать» и получите напряжённость поля. Положительный заряд даёт положительное (направленное наружу) поле, а отрицательный — отрицательное значение, указывающее на то, что поле направлено к заряду.
Разбор формулы
Электрическое поле точечного заряда убывает обратно пропорционально квадрату расстояния:
$$E = \frac{kQ}{r^{2}}$$Здесь \(k \approx 8{,}9876 \times 10^{9}\ \text{Н}\cdot\text{м}^{2}/\text{Кл}^{2}\) — постоянная Кулона, Q — заряд в кулонах, а r — расстояние в метрах. Если расстояние увеличить вдвое, поле ослабнет в четыре раза.
Пример расчёта
Для заряда \(Q = 1 \times 10^{-6}\ \text{Кл}\) (1 мкКл) на расстоянии \(r = 1\ \text{м}\):
$$E = \frac{8{,}9876 \times 10^{9} \times 1 \times 10^{-6}}{1^{2}} \approx 8\,987{,}55\ \text{Н/Кл}$$На расстоянии r = 2 м поле падает примерно до 2 246,89 Н/Кл — то есть становится вчетверо слабее.
Частые вопросы
В каких единицах измеряется E? В ньютонах на кулон (Н/Кл), что эквивалентно вольтам на метр (В/м).
Почему результат отрицательный? Отрицательный заряд источника создаёт поле, направленное к заряду; знак показывает направление вдоль радиальной линии.
Можно ли указать расстояние, равное нулю? Нет — при r = 0 поле обращается в бесконечность, поэтому калькулятор возвращает 0, чтобы избежать деления на ноль. Используйте ненулевое расстояние.
