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📐 加速度 in electric field 計算機

專業免費的 加速度 in electric field 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
175,850,713,501.647 m/s²
專業公認計算模型,即時運算完畢
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尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器能算什麼

本計算器可求出帶電粒子置於均勻電場中所受到的加速度。當電荷處於電場裡時,電場會對它施加一個作用力;根據牛頓第二定律,這股力便會使粒子產生加速度。這條關係式把靜電學與力學結合成一條簡潔的公式:a = qE/m。

使用方法

請輸入三個數值:粒子的電荷 q(單位為庫侖 C)、電場強度 E(單位為牛頓每庫侖 N/C),以及粒子的質量 m(單位為公斤 kg)。計算器會先將電荷乘以電場,得到電場力(F = qE),再除以質量,求出以公尺每二次方秒(m/s²)為單位的加速度。若計算電子、質子等次原子粒子,請使用科學記號,例如電荷可填入 1.602 × 10^{-19} C。

公式解析

電荷所受的電場力為 F = qE。牛頓第二定律指出 F = ma,因此 a = F/m。將電場力代入後即得

a = \dfrac{qE}{m}
電荷越大或電場越強,加速度就越大;質量越大則加速度越小。對正電荷而言,加速度方向與電場相同;對負電荷則與電場相反。

計算範例

將一個電子(q = 1.602 × 10^{-19} C,m = 9.11 × 10^{-31} kg)置於 1000 N/C 的電場中。其受力為

F = (1.602 × 10^{-19})(1000) = 1.602 × 10^{-16}\ N
加速度則為
a = ((1.602 × 10^{-16}) ÷ (9.11 × 10^{-31})) ≈ 1.759 × 10^{14}\ m/s^2
——之所以數值如此驚人,正是因為電子的質量極其微小。

常數與參考值

帶電粒子在均勻電場中的加速度由牛頓第二定律與電場力推導而得,a = ((qE) ÷ (m))。要使用此關係式,您需要粒子的電荷 q(單位為庫侖,C)、電場強度 E(單位為牛頓每庫侖,N/C,等同於伏特每公尺,V/m)和質量 m(單位為公斤,kg)。下表列出常用的參考值。

物理量 符號 數值 單位
基本電荷 e 1.602×10^{-19} C
電子電荷 q_e -1.602×10^{-19} C
電子質量 m_e 9.11×10^{-31} kg
質子電荷 q_p +1.602×10^{-19} C
質子質量 m_p 1.673×10^{-27} kg
α 粒子電荷 q_\alpha +3.204×10^{-19}(=2e) C
α 粒子質量 m_\alpha 6.645×10^{-27} kg
電荷對質量比(電子) e/m_e 1.759×10^{11} C/kg
電荷對質量比(質子) e/m_p 9.58×10^{7} C/kg

注意電場單位 N/C 在量綱上與 V/m 相同,因此以任一方式表示的電場可直接輸入。電荷的符號決定了加速度相對於電場的方向:正電荷沿 \vec{E} 方向加速,負電荷則相反。

關鍵術語定義

電荷(q、庫侖、C)
粒子所帶的電荷。可以是正電荷或負電荷,其大小通常表示為基本電荷 e = 1.602×10^{-19} C 的倍數。符號決定粒子是與電場同向還是反向加速。
電場強度(E、N/C 或 V/m)
電場在某一點對單位電荷所施加的力,E = F/q。牛頓每庫侖(N/C)和伏特每公尺(V/m)是等效單位。電場指向從高電勢到低電勢的方向。
質量(m、公斤、kg)
粒子的慣性質量,它抗拒加速。質量越大,在相同力的作用下加速度越小,因為 a \propto 1/m。
加速度(a、公尺每平方秒、m/s²)
粒子速度的變化率,由 a = qE/m 給出。方向沿著電場力的方向。
電場力(F、牛頓、N)
電場對電荷所施加的力,F = qE。結合牛頓第二定律 F = ma,可得加速度關係式 a = qE/m。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

電荷的正負號重要嗎?
加速度的大小不變;正負號只代表相對於電場的方向。若想得到帶正負號的結果,請輸入帶號的電荷值。
應該使用什麼單位?
建議採用國際單位制(SI):電荷用庫侖、電場用 N/C、質量用公斤,這樣算出的加速度單位即為 m/s²。
有把重力算進去嗎?
沒有。本計算器只計算電場所造成的加速度。對於一般電場中的帶電粒子而言,電場加速度通常遠遠大於重力的影響。