쿨롬 법칙 계산기

분류：물리학
- 2025년 9월 9일
| |

쿨롱의 법칙은 두 개의 전하 입자 사이의 정전기력을 설명합니다. 이 전기학의 기본 원리는 힘이 전하의 곱에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 것입니다.

이 계산기는 쿨롱의 법칙을 사용하여 전하 입자 사이의 정전기력, 전기장 및 전위 에너지를 결정할 수 있게 해줍니다.

무엇을 계산하시겠습니까?

C
? 쿨롱(C) 단위의 첫 번째 전하의 크기입니다. 예를 들어, 전자는 -1.602 × 10⁻¹⁹ C의 전하를 가집니다.
C
? 쿨롱(C) 단위의 두 번째 전하의 크기입니다.
? 두 전하의 중심 사이의 거리입니다.

표시 옵션

? 전하 사이의 유전 매질의 영향을 포함합니다. 이는 정전기력을 유전율의 배수만큼 감소시킵니다.

쿨롱의 법칙에 대하여

쿨롱의 법칙은 1785년 프랑스 물리학자 샤를-오귀스트 드 쿨롱에 의해 정립되었으며, 두 개의 전기적으로 전하된 입자 사이의 정전기력을 설명합니다. 이는 전기학의 기본 원리입니다.

수학적 표현:

쿨롱의 법칙은 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

여기서:

  • F는 전하 사이의 정전기력 (뉴턴, N 단위)
  • k는 쿨롱 상수 (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁과 q₂는 전하의 크기 (쿨롱, C 단위)
  • r은 전하의 중심 사이의 거리 (미터, m 단위)
관련 전기장 방정식:

점 전하 q로부터 거리 r에서의 전기장은 다음과 같이 주어집니다:

E = k × |q| / r²

점 전하 q로부터 거리 r에서의 전기적 전위는 다음과 같이 주어집니다:

V = k × q / r

거리 r만큼 떨어진 두 점 전하 q₁과 q₂의 전기적 위치 에너지는 다음과 같이 주어집니다:

U = k × q₁ × q₂ / r
유전 매질의 효과:

전하가 진공이 아닌 매질에 있을 때, 정전기력은 매질의 유전율 (ε) 만큼 감소합니다:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

유전율은 매질이 전기장 에너지를 "저장"하는 능력을 측정한 것입니다. 유전율이 높을수록 매질이 전기장을 약화시킵니다.

매질 유전율 (ε)
진공 1.0 (정확)
공기 (STP에서) 1.00059
물 80
유리 5-10
플라스틱 2-4
종이 3.7
기름 2.4
주요 응용:
  • 원자 및 분자 구조: 쿨롱의 법칙은 원자 내 전자와 원자핵 사이의 인력을 설명합니다.
  • 전기 공학: 커패시터, 절연체 및 기타 전기 부품 설계에 사용됩니다.
  • 화학 결합: 이온 결합 및 분자 내 정전기적 상호작용은 쿨롱의 법칙으로 설명됩니다.
  • 정전기 집진기: 전하를 적용하여 가스 흐름에서 입자를 제거하는 데 사용됩니다.
  • 번개: 구름 내 전하의 축적 및 방전은 쿨롱의 법칙으로 설명할 수 있습니다.
  • 생물학적 과정: 많은 생물학적 과정은 전하가 있는 분자 간의 정전기적 상호작용을 포함합니다.

쿨롱의 법칙 계산기란?

쿨롱의 법칙 계산기는 사용자가 전하 입자 간의 정전기력, 전기장, 전기 잠재력 및 잠재 에너지를 계산하는 데 도움을 주기 위해 설계된 도구입니다. 쿨롱의 법칙에 기반하여, 이 도구는 물리학, 전기 공학 및 화학에서 기본적인 계산을 단순화합니다.

쿨롱의 법칙 공식

쿨롱의 법칙은 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

여기서:

  • F는 정전기력(뉴턴, N)입니다.
  • k는 쿨롱 상수(8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)입니다.
  • q₁ 및 q₂는 전하의 크기(쿨롱, C)입니다.
  • r는 두 전하의 중심 간 거리(미터, m)입니다.

계산기 사용 방법

계산기는 사용자가 쿨롱의 법칙에 따라 네 가지 다른 값을 계산할 수 있도록 합니다:

  • 정전기력 – 두 전하 간의 힘을 결정합니다.
  • 전기장 – 주어진 지점에서의 장 세기를 계산합니다.
  • 전기 잠재력 – 특정 거리에서의 잠재력을 계산합니다.
  • 잠재 에너지 – 전하 간의 저장된 에너지를 평가합니다.

계산기 사용 단계

  1. 계산할 항목(힘, 장, 잠재력 또는 에너지)을 선택합니다.
  2. 전하의 크기 및 거리와 같은 필요한 값을 입력합니다.
  3. 거리의 단위를 선택합니다(미터, 센티미터 등).
  4. 표시 설정(소수점 자리수, 과학적 표기법 등)을 조정합니다.
  5. "계산"을 클릭하여 결과를 확인합니다.

이 계산기를 사용하는 이유는 무엇인가요?

이 도구는 빠르고 정확한 정전기 계산이 필요한 학생, 엔지니어 및 전문가에게 유용합니다. 다음과 같은 데 도움이 됩니다:

  • 물리학에서 기본적인 정전기 상호작용을 이해하는 데.
  • 화학에서 전하 입자와 관련된 문제를 해결하는 데.
  • 회로 및 재료에서 전기력을 분석하는 데.

자주 묻는 질문

쿨롱의 법칙은 무엇에 사용되나요?

쿨롱의 법칙은 전하 입자 간의 힘을 계산하는 데 사용됩니다. 이는 다양한 과학 및 공학 응용에서 전기적 상호작용을 이해하는 데 도움을 줍니다.

이 계산기는 다양한 단위를 처리할 수 있나요?

네, 필요에 맞게 거리의 다양한 단위(미터, 센티미터, 밀리미터 등)를 선택할 수 있습니다.

계산기는 전하 간의 매질을 고려하나요?

네, 정전기력에 대한 매질의 영향을 고려하는 유전율을 포함하는 옵션이 있습니다.

음수 전하를 입력하면 어떻게 되나요?

음수 값은 전자와 같은 음전하 입자를 나타냅니다. 계산기는 전하의 부호에 따라 힘이 인력인지 반발력인지 자동으로 결정합니다.

결론

쿨롱의 법칙 계산기는 정전기적 특성을 계산하기 위한 강력하고 사용하기 쉬운 도구입니다. 물리학을 공부하든, 공학 문제를 해결하든, 전기력을 분석하든, 이 도구는 빠르게 정확한 결과를 제공합니다.