Конвертер электрического тока
Переводите напряжённость электрического поля между В/м, кВ/м, Н/Кл, В/см и статВ/см. Введите значение электрического поля, затем выберите исходную и целевую единицы.
Перевод электрического тока между единицами
Формула напряжённости электрического поля
Где:
- \(E_{\mathrm{from}}\) — введённое значение электрического поля
- \(E_{\mathrm{to}}\) — преобразованное значение электрического поля
- \(f_{\mathrm{from}}\) и \(f_{\mathrm{to}}\) — коэффициенты калькулятора для выбранных единиц, выраженные относительно В/м
Калькулятор умножает введённое значение на коэффициент исходной единицы и делит на коэффициент целевой единицы. Его коэффициенты равны 1 для В/м и Н/Кл, 1000 для кВ/м, 100 для В/см и 299,792458 для статВ/см. Коэффициент для статВ/см неверен как физическое преобразование; см. ограничение ниже.
Напряжённость электрического поля — пример расчёта
Пример: переведите значение по умолчанию 1000 В/м в кВ/м.
\[ E_{\mathrm{to}}=1{,}000\,\mathrm{V/m}\times\frac{1}{1{,}000}=1\,\mathrm{kV/m} \]
Результат: 1000 В/м равняется 1 кВ/м.
Как пользоваться калькулятором
- Введите неотрицательное число в поле Значение электрического поля. По умолчанию — 1000.
- Выберите текущую единицу значения в списке Исходная единица.
- Выберите нужную единицу в списке Целевая единица.
- Прочитайте результат в поле Преобразованная напряжённость электрического поля. Вы можете изменить любую из единиц, чтобы сравнить другое преобразование.
Доступные варианты: вольт на метр (В/м), киловольт на метр (кВ/м), ньютон на кулон (Н/Кл), статвольт на сантиметр (статВ/см) и вольт на сантиметр (В/см). Для физически надёжных преобразований используйте варианты В/м, кВ/м, Н/Кл и В/см. Преобразования со статВ/см в этом калькуляторе содержат известную ошибку коэффициента.
Что означает напряжённость электрического поля
Напряжённость электрического поля описывает электрическую силу, которую испытывал бы заряженный объект в данной точке, в расчёте на единицу заряда. Её единица СИ, ньютон на кулон (Н/Кл), вытекает из этого определения. Вольт на метр (В/м) — эквивалентная единица СИ: \(1\,\mathrm{N/C}=1\,\mathrm{V/m}\). Поэтому можно переходить между Н/Кл и В/м, не меняя числового значения.
Вольты на метр также описывают разность потенциалов на единицу расстояния в однородном поле. Например, поле 1000 В/м соответствует изменению потенциала на 1000 В на одном метре в направлении поля. Ту же напряжённость можно записать как 1 кВ/м или 10 В/см. Выбор единицы, подходящей для масштаба задачи, может облегчить чтение результата, не меняя само поле.
Напряжённость электрического поля — это не электрический ток. Ток измеряет скорость протекания заряда и выражается в амперах; этот калькулятор не принимает и не преобразует амперы. Он также не вычисляет силу, действующую на конкретный заряд. Если заряд известен и нужна эта сила, связь имеет вид \(F=qE\); полученную силу можно преобразовать с помощью конвертера силы.
Справочник по преобразованию
| Единица | Эквивалент в В/м |
|---|---|
| 1 В/м | 1 В/м |
| 1 Н/Кл | 1 В/м |
| 1 кВ/м | 1000 В/м |
| 1 В/см | 100 В/м |
| 1 статВ/см | Физически примерно 29 979,2458 В/м; калькулятор использует 299,792458 В/м |
Первые четыре строки можно использовать для быстрой проверки результата. Например, преобразование из В/см в В/м умножает число на 100, так как в метре 100 сантиметров. Обратное преобразование делит его на 100. Строка для статВ/см показывает и физический эквивалент, и другой коэффициент, который в настоящее время использует калькулятор; их не следует считать взаимозаменяемыми.
Допущения и ограничения
Не полагайтесь на результат для статВ/см как на физическое преобразование. Один статвольт равен примерно 299,792458 вольта, но один сантиметр — это 0,01 метра. Таким образом, \(1\,\mathrm{statV/cm}\approx29{,}979.2458\,\mathrm{V/m}\), а не 299,792458 В/м. Калькулятор опускает дополнительный коэффициент 100: преобразование из статВ/см даёт значение в 100 раз меньше, а преобразование в статВ/см — в 100 раз больше. Для работы с этой единицей используйте указанный выше физический эквивалент.
Ввод принимает только неотрицательные значения, поэтому он представляет модуль поля, а не знаковую компоненту или полное векторное направление. Преобразование единиц не может определить поле вокруг конкретного объекта или учесть изменения поля в пространстве. Отображаемый результат округляется до шести знаков после запятой; поэтому очень малые ненулевые результаты могут отображаться как ноль. Сохраняйте большую точность в промежуточных вычислениях, когда это важно.
Электрическое и магнитное поля — разные величины, даже когда обе фигурируют в одной задаче. Для единиц магнитного поля используйте конвертер магнитной индукции, а не рассматривайте эти единицы как единицы электрического поля.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать напряжённость электрического поля по напряжению и расстоянию?
Для однородного поля разделите разность напряжений на расстояние, измеренное вдоль поля: \(E=|\Delta V|/d\). Например, 12 В на промежутке 2 мм даёт \(12/0.002=6{,}000\,\mathrm{V/m}\). Такая оценка не описывает поле, существенно меняющееся вдоль промежутка, например у края электрода.
Какая напряжённость электрического поля считается нормальной или безопасной?
Единого нормального или безопасного значения нет; ответ зависит от того, где измеряется поле и является ли оно статическим или меняющимся во времени. Сухой воздух часто пробивается примерно при \(3\,\mathrm{MV/m}\) в идеализированных условиях, но влажность, давление и форма электродов могут изменить это значение. Пробой воздуха не является пределом безопасности для воздействия на человека.
Как перевести МВ/м или кВ/см, если этих единиц нет в списке?
Переводите через В/м. Умножьте МВ/м на 1 000 000 или кВ/см на 100 000, чтобы получить В/м; для обратного преобразования разделите на то же число. Например, \(0.5\,\mathrm{MV/m}=500{,}000\,\mathrm{V/m}=5\,\mathrm{kV/cm}\). Проверяйте и приставку у единицы напряжения, и единицу расстояния: пропуск шага перевода сантиметров в метры даёт ошибку в 100 раз.
Что означает отрицательное значение электрического поля?
Отрицательное значение описывает направление относительно выбранной оси, а не отрицательный модуль поля. Если положительное направление — вправо, то \(-200\,\mathrm{V/m}\) означает поле \(200\,\mathrm{V/m}\), направленное влево. Преобразование единиц меняет величину числа, но не его направление; храните знак минус отдельно при использовании этого калькулятора, работающего только с модулем.
Всегда ли электрическое поле создаёт электрический ток?
Нет. Электрическое поле может существовать в изоляторе или в разомкнутой цепи без постоянного потока заряда. Для тока нужны подвижные заряды и доступный путь, среди прочих условий. В проводящем материале приложенное поле может создавать ток, но его величина зависит также от материала и геометрии; напряжённость поля сама по себе не может быть преобразована в амперы.
Всегда ли электрическое поле внутри проводника равно нулю?
Оно равно нулю в объёме идеального проводника в электростатическом равновесии: заряды перераспределяются, пока внутреннее поле не скомпенсируется. Это правило в общем случае не применимо к проводнику с постоянным током. Резистивному проводу нужно внутреннее электрическое поле, чтобы проталкивать заряд, поэтому уточните, является ли ситуация электростатической, прежде чем считать поле нулевым.