在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

📐 Debye Length 計算機

專業免費的 Debye Length 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)
0.000006901 公尺
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是德拜長度?

德拜長度(λD)是指電漿或電解質中可移動的帶電粒子,能將外加電場屏蔽掉的特徵距離。超過這段距離後,某個電荷所產生的電位會被周遭大量的異性電荷有效遮蔽。它是電漿物理、電化學以及半導體物理中最基本的尺度之一。

如何使用本計算器

請依序輸入介質的相對介電常數(真空中的電漿 \varepsilon_r ≈ 1,水則約為 80)、以克耳文(K)為單位的溫度、每立方公尺的帶電粒子數密度,以及以基本電荷 e 為單位的單顆粒子電荷數。計算器會分別以公尺、毫米與微米呈現德拜長度的結果。

計算公式

德拜長度的公式為

\lambda_D = \sqrt{\dfrac{\varepsilon k_B T}{n q^2}}
其中 \varepsilon = \varepsilon_r \varepsilon_0 為介電常數(\varepsilon_0 = 8.854×10^{-12}\ F/m),k_B = 1.381×10^{-23}\ J/K 為波茲曼常數,T 為溫度,n 為數密度,q 則為粒子所帶的電荷(q = Z e,其中 e = 1.602×10^{-19}\ C)。

範例試算

以一團氫電漿為例,假設 \varepsilon_r = 1、T = 10,000\ K、n = 1×10^{18}\ m^{-3}、q = e:分子部分為

\varepsilon_0· k_B· T = 8.854×10^{-12} × 1.381×10^{-23} × 10^4 ≈ 1.2226×10^{-30}
分母部分為
n· q^2 = 10^{18} × (1.602×10^{-19})^2 ≈ 2.567×10^{-20}
兩者相除約為 4.762×10^{-11},再取平方根即得 ≈ 6.90×10^{-6}\ m,也就是大約 6.9 µm。

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)

為什麼溫度升高會讓德拜長度變大?
溫度越高,粒子運動越快、越難被束縛,因此屏蔽距離會隨 \(\sqrt{T}\) 一起增加。
我該使用哪一種密度?
請使用真正負責屏蔽的帶電粒子數密度——在電漿中通常就是電子的數密度。
電荷的正負號會有影響嗎?
不會。由於電荷是以 \(q^2\) 的形式進入公式,因此只有電荷的大小會影響結果,正負號並不重要。