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電場中の粒子の加速度計算ツール

Q: 電荷の符号は重要ですか？

はい。 正電荷はEの向きに加速し、負電荷（電子など）はEと逆向きに加速します。本ツールは選んだ軸に沿った符号付きスカラーを返します。

Q: 相対論的速度に対応していますか？

いいえ。 古典的な a = qE/m です。結果の運動が光速に近づく場合は相対論的力学が必要で、この結果は第一近似にすぎません。

電荷0.000002 C、質量0.001 kgの粒子は、5000 N/Cの電場で10 m/s²の加速度を受けます。電荷、質量、電場の強さを向きに応じた符号付きで入力すると、電荷と電場の積を質量で割った値が分かります。ブラウザで無料で使えます。

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ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

計算例

入力した場合

Q: 0.000002
M: 0.001
E: 5,000

結果

電荷: 0.000002
質量: 0.001
電場: 5,000
場: 5,000

電場中の粒子の加速度計算ツールは、ニュートンの第二法則と電気力 F = qE を組み合わせ、一様電場中の荷電粒子に対して a = qE/m を求めます。電荷qをクーロン、質量mをキログラム、電場強度Eをニュートン毎クーロン（またはボルト毎メートル）で入力すると、メートル毎秒毎秒の加速度、読みやすい方程式文字列、q・m・Eの固定精度エコー、宿題・実験ノート・単体テストに貼れる段階的な代入結果を返します。電荷と電場の符号は選んだ軸に沿った向きを持つため、負の電子は電場と逆向きに加速します。

荷電粒子にとって a = qE/m が意味すること

古典静電気学では、一様電場Eは点電荷qに F＝q E の力を及ぼし、ニュートンの第二法則 F＝m a によってその力は加速度 a＝q E／m に変わります。電荷をクーロン、質量をキログラム、電場をニュートン毎クーロンまたはボルト毎メートルで表すと、結果は加速度のSI単位であるメートル毎秒毎秒になります。

この式は、素粒子が控えめな電場でも巨大な加速度を得る理由を説明します。電子は小さな電荷とさらに小さな質量を持つため、商 q E／m はわずか1千ニュートン毎クーロンの電場でも10の14乗メートル毎秒毎秒に達します。向きは積の符号に従います。

正電荷はEに沿って加速し、負電荷はEと逆向きに加速し、負の電場は両者を反転させます。電荷ゼロまたは電場ゼロは加速度ゼロとなり、物理的に妥当でエラーではありません。質量ゼロは即座に拒否されます。

ゼロ除算にはここでは物理的意味がなく、モデルは純粋に古典的なので、相対論的な無質量粒子は対象外です。本ツールは一様電場と非相対論的運動を仮定し、軌道の積分、非一様な電場マップの処理、光速に近づいた場合の相対論的補正は行いません。

実務上の注意、限界、関連検索

加速度を直接メートル毎秒毎秒で得たい場合は、呼び出し前にすべて基本SIへ換算してください。マイクロクーロンをクーロンへ、グラムをキログラムへ、キロボルト毎メートルをボルト毎メートルへ。粒子の問題では科学記法が味方です。

電子は約1.602e-19クーロンで9.109e-31キログラム、陽子は同じ電荷の大きさで質量は約1.673e-27キログラムなので、商は扱いやすいままです。指導では例を組み合わせます。

本ページは電場中の粒子の加速度計算、a equals qE over m、荷電粒子の加速度を探す人向けで、軌道積分器でも相対論的加速器モデルでも、電荷から電場を求めるソルバでもありません。先に力が必要なら電場による力のツールを使って質量で割ってください。ある距離後の速度が必要なら、結果を運動学と組み合わせます。

往復確認は容易です。公開された加速度に質量を掛け、同じ12桁丸めの範囲で q×E と一致することを確認してください。

活用例

a = qE/m の宿題確認

学生は教科書問題の電荷・質量・電場を入力し、提出前に手計算した加速度の大きさと符号を決定的な結果と比較します。

実験セットアップの概算

技術者は既知の平板電場中で帯電した液滴・イオン・電子がどれほど強く加速するかを、電圧や電極間隔を調整する前に見積もります。

よくある質問

電場中の荷電粒子の加速度は何ですか？

電場は電荷に F = qE の力を及ぼし、ニュートンの第二法則から a = F/m、すなわち a = qE/m となります。SI単位ではqをクーロン、EをN/C（またはV/m）、mをキログラムとすると、aはm/s^2になります。

電荷の符号は重要ですか？

はい。正電荷はEの向きに加速し、負電荷（電子など）はEと逆向きに加速します。本ツールは選んだ軸に沿った符号付きスカラーを返します。

相対論的速度に対応していますか？

いいえ。古典的な a = qE/m です。結果の運動が光速に近づく場合は相対論的力学が必要で、この結果は第一近似にすぎません。

電荷、質量、電場はどの単位で入力しますか？

クーロン、キログラム、ニュートン毎クーロンまたはボルト毎メートルで入力すると、加速度がメートル毎秒毎秒で出ます。マイクロクーロンやグラム、キロボルト毎メートルは先に換算してください。

電子が非常に大きく加速されるのはなぜですか？

電子の電荷はごく小さいものの、質量はそれよりはるかに小さいためです。そのため、1000 N/Cほどの電場でも加速度は10¹⁴ m/s²に達することがあります。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/acceleration-of-particle-in-electric-field

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/acceleration-of-particle-in-electric-field \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"q":1.602e-19,"m":9.109e-31,"E":1000}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/acceleration-of-particle-in-electric-field", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "q": 1.602e-19,
    "m": 9.109e-31,
    "E": 1000
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/phys/acceleration-of-particle-in-electric-field",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "q": 1.602e-19,
    "m": 9.109e-31,
    "E": 1000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/acceleration-of-particle-in-electric-field", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"q":1.602e-19,"m":9.109e-31,"E":1000}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"q":1.602e-19,"m":9.109e-31,"E":1000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/acceleration-of-particle-in-electric-field", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "q": 1.602e-19,
  "m": 9.109e-31,
  "E": 1000
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.acceleration_of_particle_in_electric_field",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

制限

max_abs 1000000000000

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

質量ゼロ、非数値文字列、非有限の入力は答えをでっち上げず invalid_input で失敗します。経路は純粋に決定的な算術で—ネットワークなし、乱数なし、時計依存なし—無料のブラウザ実行と前払いAPIは、固定小数点丸め後に毎回同じJSONを返します。

APIの呼び方と返却内容

事前整形文字列より数値を送ることを推奨します。数値文字列は 1.602e-19 のような任意の科学記法を含む厳密な有限数値パターンに一致する場合のみ受け付けます。必須の有限数を3つ持つJSON本体を送ってください。q（別名 charge と Q）はクーロン単位の電荷、m（別名 mass と M）はキログラム単位の質量、E（別名 electric_field、field、field_strength）はニュートン毎クーロンまたはボルト毎メートルの電場強度です。入力の絶対値は1兆以内に収め、計算された加速度は有限で10の30乗未満に保ち、Workerとブラウザ上のIEEE倍精度で結果が表現可能であるようにします。成功時は丸めたq、charge、m、mass、E、electric_field、fieldをエコーし、aとaccelerationを同じ丸め商に、formulaを文字列 a equals q E over m に、equationを人間が読める代入行に、unit_accelerationをm/s^2と他のSI単位に、messageを短い英語の要約に、stepsを与えられた値・式・代入・向きの注記・要約の順序付き配列に設定します。検証失敗—欠落フィールド、非数値文字列、非有限数、質量ゼロ、範囲外の値—は invalid_input を返し、課金されません。料金は成功リクエストごとに固定の $0.002 で、単位はitemです。

実務上の注意、限界、関連検索

5千ニュートン毎クーロンの電場で1グラムの質量に2マイクロクーロンの電荷なら加速度は10メートル毎秒毎秒、電荷の符号を反転すると加速度が逆転、電場ゼロは加速度ゼロ、質量ゼロは硬い invalid_input 経路を示します。invalid_input を返す失敗タスクは前払い残高を消費せず、学習者がわざと悪い値を送る探索スクリプトを安く保てます。

連携の活用例

物理ソルバの単体テスト

正・負・ゼロ加速度の既知ケースと意図的な質量ゼロ拒否を生成し、コーディングkataやCIのfixtureの期待値に使います。

技術的な質問

質量がゼロの場合はどうなりますか？

リクエストは invalid_input で拒否されます。ゼロ除算は未定義で、古典モデルは無質量粒子を扱いません。

粒子の加速度計算ツールは無料ですか？

ブラウザツールは無料でローカル実行です。API呼び出しは成功リクエストごとに $0.002 の前払いKIT残高を使い、失敗タスクは課金されません。

KITの完全なドキュメントを見る →

電場中の粒子の加速度計算ツール

無料で実行

計算例

荷電粒子にとって a = qE/m が意味すること

実務上の注意、限界、関連検索

活用例

a = qE/m の宿題確認

実験セットアップの概算

よくある質問

関連ツール

開発者向け — APIアクセス

エンドポイント

お使いのスタックから呼び出す

リクエスト例

レスポンス例

料金

制限

エラー

技術的な注記

APIの呼び方と返却内容

実務上の注意、限界、関連検索

連携の活用例

物理ソルバの単体テスト

技術的な質問

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