최종 업데이트: 2026-07-01

점전하의 전기장

점전하는 주변 공간을 전기장으로 채웁니다. 전기장은 각 지점에서 단위 전하가 받게 될 힘을 나타내는 벡터입니다. 단일 점전하의 경우 전기장의 크기는 $E = k \cdot \frac{\lvert Q \rvert}{r^2}$로 주어집니다. 여기서 $Q$는 원천 전하, $r$은 전하로부터의 거리, $k \approx 8.99 \times 10^9\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$는 쿨롱 상수입니다. 전기장은 양전하에서는 곧장 바깥을 향하고 음전하로는 안쪽을 향하며, 거리의 제곱에 따라 약해집니다.

이 계산기는 전기장의 크기를 뉴턴 매 쿨롱(N/C, 볼트 매 미터 V/m와 같은 단위)으로 돌려주며, 그 지점에 놓인 양의 1 쿨롱 시험 전하가 받는 힘도 함께 제시합니다.

전기장은 바깥 또는 안쪽을 향한다

전기장의 방향은 원천 전하의 부호에만 의존합니다. 양전하는 모든 방향으로 바깥을 향해 뻗어 나가는 전기장을 만들어, 근처의 다른 양전하를 밀어냅니다. 음전하는 자신을 향해 안쪽으로 향하는 전기장을 만들어, 근처의 양전하를 끌어당깁니다. 같은 크기의 양전하와 음전하라면 전기장의 크기는 같고 방향만 반대가 됩니다. 이 계산기는 크기를 표시하므로, 전하는 부호와 함께 입력하고 방향은 위 규칙으로 판단하세요.

공식

전기장은 $1/r^2$로 변하므로, 거리가 2배가 되면 전기장은 4분의 1, 3배가 되면 9분의 1이 됩니다. 중력이나 빛의 세기와 같은 역제곱 특성입니다.

풀이 예제

작은 구가 $Q = 1\ \text{nC}$($1 \times 10^{-9}$ C)의 전하를 가질 때, $r = 0.1$ m(10 cm) 떨어진 지점의 전기장을 구합니다.

전하에 1 nC, 거리에 0.1 m를 입력하면 약 898.8 N/C의 전기장이 재현됩니다. 그 지점에 놓인 양의 1 쿨롱 시험 전하는 $F = qE$($q = 1$ C)에 따라 바깥 방향으로 898.8 N의 힘을 받습니다.

전기장, 힘, 전위의 차이

관련된 세 가지 양을 구분하면 이해에 도움이 됩니다. 전기장 $E$는 단위 전하당 힘으로, 이를 느낄 대상이 있든 없든 각 지점에 존재합니다. 힘 $F = qE$는 그 전기장 속에서 특정 전하 $q$가 실제로 받는 것입니다. 전위 $V = kQ/r$는 단위 전하당 에너지로, 벡터가 아니라 스칼라입니다. 전기장은 전위의 공간적 변화율이며, 그래서 N/C와 V/m는 같은 양을 나타냅니다.

여러 전하의 중첩

실제 문제에서는 원천 전하가 둘 이상인 경우가 많습니다. 전기장은 중첩을 따릅니다. 각 전하가 만드는 전기장 벡터를 $E = k\,\lvert Q \rvert / r^2$로 따로 계산한 뒤, 방향을 고려해 벡터로 더하면 알짜 전기장을 얻습니다. 이 계산기는 하나의 점전하를 다루므로, 여러 전하가 있는 경우 각 기여를 여기서 구해 벡터로 합성하세요.