クーロンの法則計算機

クーロンの法則は、静止した2つの荷電粒子間の力を記述する、電磁気学の基本原理です。これは、電気および磁気場のマクロな現象を観察するために不可欠な、微視的なレベルでの相互作用を理解する上で重要な役割を果たしています。

歴史的背景

18世紀にシャルル・オーギュスタン・ド・クーロンによって発見されたクーロンの法則は、荷電粒子間の力を定量化した最初の法則の1つであり、電磁気学の研究において重要な進歩を遂げました。この法則は、後のジェームズ・クラーク・マクスウェルのような科学者が電磁気学のより包括的な理論を開発するための基礎を築きました。

計算式

2つの荷電物体間の静電力は、次式で与えられます。

\[ F = \frac{K_e \cdot q_1 \cdot q_2}{r^2} \]

ここで:

• \(F\)は静電力の大きさ（単位はニュートン（N））、
• \(q_1\)と\(q_2\)は電荷の大きさ（単位はクーロン（C））、
• \(r\)は電荷間の距離（単位はメートル（m））、
• \(K_e\)はクーロンの法則の比例定数で、\(8.98755 \times 10^9\) N*m²/C²。

計算例

\(10 \, C\)の電荷が、\(10 \, m\)の距離で隔てられている場合、力は次のように計算されます。

\[ F = \frac{8.98755 \times 10^9 \cdot 10 \cdot 10}{10^2} = 8.98755 \times 10^9 \, N \]

重要性と使用事例

クーロンの法則は、電気回路の設計、原子の構造の理解、原子スケールから天体現象に至るまでのシステムにおける力の解析に不可欠です。電気工学、物理学、化学などの分野で重要な役割を果たしています。

よくある質問

1. クーロンの法則とは？

   • クーロンの法則、または逆二乗法則は、2つの荷電粒子間の静電力を記述しています。これは、電磁気学の理論の基礎です。

2. クーロンの定数はなぜ重要なのですか？

   • クーロンの定数は、電荷間の力を計算するために必要な比例係数を提供し、真空の誘電率を計算に組み込んでいます。

3. 距離は静電力の大きさにどのように影響しますか？

   • 力は、電荷間の距離の2乗に反比例します。距離が大きくなると、力は急速に減少します。

この電卓は、クーロンの法則を理解し適用するための簡単な方法を提供し、学生と専門家の両方にアクセスしやすくしています。