什麼是伏特轉電子伏特計算機?
電子伏特(eV)是一種能量單位,定義為一個基本電荷通過 1 伏特電位差時所做的功。這個計算機可將電壓(伏特)與電荷數(以基本電荷 e 為單位)換算成以電子伏特與焦耳表示的能量。在物理、電子與化學領域中,粒子的能量常以 eV 來描述,因此這項換算被廣泛使用。
如何使用
請輸入電位差(單位為伏特),以及以基本電荷為單位的電荷數。若是單一電子或質子,電荷數為 1;若是二價離子則為 2,依此類推。計算機會將兩個數值相乘,得出以 eV 表示的能量,並同時換算為焦耳。
公式說明
核心關係式為 $$E\ (\text{eV}) = \text{Voltage (V)} \times \text{Charge (e)}$$,其中 \(V\) 為電壓,\(Q\) 為以基本電荷為單位的電荷數。由於 1 eV 的定義正是一個基本電荷通過 1 伏特所獲得的能量,因此電荷數 \(Q\) 通過 \(V\) 伏特時,所獲得的能量恰好為 \(V \times Q\) 電子伏特。若要換算成 SI 單位的焦耳,只需再乘上基本電荷常數 \(1.602176634 \times 10^{-19}\ \text{J/eV}\)。
範例演算
假設一個電子(電荷數為 1)被加速通過 5,000 伏特的電位差,則所獲得的能量為 $$E = 5000 \times 1 = 5{,}000\ \text{eV}$$ 換算成焦耳即為 $$5000 \times 1.602176634 \times 10^{-19} = 8.01 \times 10^{-16}\ \text{J}$$ 若改為帶兩個電荷的離子(\(Q = 2\))通過相同電壓,則會獲得 10,000 eV 的能量。
常見問題
電子伏特是電壓的單位嗎? 不是。儘管名稱中含有「伏特」,電子伏特其實是能量單位,而非電壓單位。伏特用來衡量電位差,eV 則用來衡量能量。
什麼是電荷數? 電荷數是指粒子電荷的大小,以基本電荷 e(約 \(1.602 \times 10^{-19}\) 庫侖)的倍數表示。單一電子或質子的電荷數為 1。
如何將 eV 換算成焦耳? 將以 eV 表示的能量乘以 \(1.602176634 \times 10^{-19}\),即可得到焦耳值。