クーロンの法則計算機

カテゴリー：物理学

- 2025年7月31日

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クーロンの法則は、2つの帯電粒子間の静電力を説明します。この静電気の基本原理は、力が電荷の積に直接比例し、2つの間の距離の二乗に反比例することを示しています。

この計算機を使用すると、クーロンの法則を用いて帯電粒子間の静電力、電場、ポテンシャルエネルギーを求めることができます。

何を計算したいですか？

静電力

電場

電位

ポテンシャルエネルギー

電荷 q₁:

C

電荷 q₂:

C

電荷間の距離 (r):

一般的な電荷の値:

表示オプション

小数点以下の桁数:

数値形式:

媒質を考慮する（誘電体）

クーロンの法則について

クーロンの法則は、1785年にフランスの物理学者シャルル＝オーギュスタン・ド・クーロンによって定式化され、2つの電気的に帯電した粒子間の静電力を説明します。これは静電気の基本原理です。

数学的表現:

クーロンの法則は次のように数学的に表現されます:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

ここで:

Fは電荷間の静電力（ニュートン N）
kはクーロン定数（8.9875 × 10⁹ N·m²/C²）
q₁とq₂は電荷の大きさ（クーロン C）
rは電荷の中心間の距離（メートル m）

関連する電場の方程式:

点電荷qから距離rの電場は次のように与えられます:

E = k × |q| / r²

点電荷qから距離rの電位は次のように与えられます:

V = k × q / r

距離rで分離された2つの点電荷q₁とq₂の電位エネルギーは次のように与えられます:

U = k × q₁ × q₂ / r

誘電体媒質の影響:

電荷が真空以外の媒質にある場合、静電力は媒質の誘電率（ε）に等しい因子で減少します:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

誘電率は媒質が電場エネルギーを「蓄える」能力の尺度です。誘電率が高いほど、媒質は電場を弱めます。

媒質	誘電率 (ε)
真空	1.0 (正確)
空気（標準状態）	1.00059
水	80
ガラス	5-10
プラスチック	2-4
紙	3.7
油	2.4

主な応用:

原子および分子構造: クーロンの法則は、原子内の電子と原子核間の引力を説明します。
電気工学: コンデンサ、絶縁体、その他の電気部品の設計に使用されます。
化学結合: イオン結合や分子内の静電的相互作用はクーロンの法則で説明されます。
静電気沈殿器: 電荷を適用してガス流から粒子を除去するために使用されます。
雷: 雲内の電荷の蓄積と放電はクーロンの法則を用いて説明できます。
生物学的プロセス: 多くの生物学的プロセスは帯電分子間の静電的相互作用を含みます。

クーロンの法則計算機とは？

クーロンの法則計算機は、ユーザーが帯電粒子間の静電力、電場、電位、およびポテンシャルエネルギーを計算するのを助けるために設計されたツールです。クーロンの法則に基づいて、このツールは物理学、電気工学、化学において基本的な計算を簡素化します。

クーロンの法則の公式

クーロンの法則は数学的に次のように表現されます：

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

ここで：

F は静電力（ニュートン、N単位）。
k はクーロン定数（8.9875 × 10⁹ N·m²/C²）。
q₁ と q₂ は電荷の大きさ（クーロン、C単位）。
r は二つの電荷の中心間の距離（メートル、m単位）。

計算機の使い方

この計算機は、クーロンの法則に基づいて四つの異なる値を計算することができます：

静電力 – 二つの電荷間の力を決定します。
電場 – 特定の点での場の強さを計算します。
電位 – 特定の距離でのポテンシャルを計算します。
ポテンシャルエネルギー – 電荷間の蓄えられたエネルギーを評価します。

計算機の使用手順

計算したいもの（力、場、電位、またはエネルギー）を選択します。
電荷の大きさや距離などの必要な値を入力します。
距離の単位を選択します（メートル、センチメートルなど）。
表示設定を調整します（小数点以下の桁数、科学的表記など）。
「計算」をクリックして結果を表示します。

なぜこの計算機を使用するのか？

このツールは、迅速かつ正確な静電計算が必要な学生、エンジニア、専門家にとって便利です。以下の点で役立ちます：

物理学における基本的な静電相互作用の理解。
化学における帯電粒子に関連する問題の解決。
回路や材料における電気的力の分析。

FAQ

クーロンの法則は何に使われますか？

クーロンの法則は、帯電粒子間の力を計算するために使用されます。さまざまな科学および工学の応用における電気的相互作用を理解するのに役立ちます。

この計算機は異なる単位に対応していますか？

はい、必要に応じて距離の異なる単位（メートル、センチメートル、ミリメートルなど）を選択できます。

計算機は電荷間の媒質を考慮しますか？

はい、静電力に対する媒質の影響を考慮するための誘電率を含めるオプションがあります。

負の電荷を入力した場合はどうなりますか？

負の値は、電子などの負に帯電した粒子を示します。計算機は、電荷の符号に基づいて力が引力か斥力かを自動的に判断します。

結論

クーロンの法則計算機は、静電特性を計算するための強力で使いやすいツールです。物理学を学んでいる場合や、工学の問題に取り組んでいる場合、または電気的力を分析している場合でも、このツールは迅速に正確な結果を提供します。

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