ForHosting KIT · 科学

電気双極子計算

Q: 電気双極子計算はどの単位を使いますか？

SI 単位です。 双極子モーメントはクーロンメートル、軸距離はメートル、場は N/C、電位はボルトです。デバイやセンチメートルは呼び出す前に SI へ換算してください。

双極子までの距離を半分にすると、軸上の電場は8倍、電位は4倍になります。双極子モーメントをクーロンメートル、距離をメートルで入力し、電場か電位かを選んでください。ブラウザで無料で使えます。

無料
ブラウザで動作
登録不要
データは端末の外に出ません

無料で実行 API仕様を見る

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

双極子モーメント: 0.000000001
距離: 0.1
数量: Field

結果

値: 17,975.1035846 N/C
K: 8,987,551,792.3
電場: 17,975.1035846
方程式: E = 2 × 8987551792.3 × 1e-9 / (0.1)³ = 17975.1035846

電気双極子は、大きさが等しく符号が反対の電荷の対を、一つのベクトルにまとめたものです。それがクーロンメートルで測る電気双極子モーメント p です。理想双極子の軸上では、電場は r の三乗に反比例し、電位は r の二乗に反比例し、どちらもクーロン定数 k でスケールされます。本計算はその双極子モーメントと双極子中心からの軸距離を受け取り、ニュートン毎クーロンの軸上電場強度か、ボルトの軸上電位のいずれかを返します。距離は厳密に正でなければなりません。

軸上の電気双極子とは何か、E と V の求め方

電気双極子は、点電荷の次に単純な静電多重極です。大きさ q の等しく反対の電荷が長さ l のベクトルで隔てられ、双極子モーメント p は q に l を掛けた値としてクーロンメートルで表されます。

理想双極子の軸上、あるいは観測距離 r が電荷間隔より十分大きい遠方極限では、電場は軸に沿い、大きさ E は 2 k p を r の三乗で割った値になり、無限遠を基準とした電位 V は k p を r の二乗で割った値になります。

ここで k はクーロン定数で、およそ八点九八七六×十の九乗ニュートン平方メートル毎平方クーロンであり、点電荷の場に使う定数と同じです。r の三乗に反比例する場と r の二乗に反比例する電位は、場が r の二乗に反比例する単極子から双極子を区別する特徴です。p の符号は保たれます。

観測点へ向く正のモーメントは正の軸上電場と正の電位を与え、双極子を逆向きにすると両方の符号が反転します。本計算は p と r からその二つの軸上の恒等式を評価します。理想双極子の電位が零で場が −k p / r³ となる赤道線は扱いません。

有限の電荷間隔を第三入力としても保持しません。依頼は二変数の遠方軸上問題だからです。双極子モーメントが零でもよく、そのときは場も電位も零になります。

一方、距離は零より大きくなければなりません。両方の式が r の正の冪で割るため、消える、または負の軸座標は双極子軸上の物理的な観測点ではないからです。

電気双極子計算が役立つ場面

誤った採点器が成功とみなす恐れがあるからです。分子・材料のノートは、表にある双極子モーメントを、指定距離の軸上電場または電位へ直し、完全な多重極や量子計算の前の第一の静電見積りにします。アンテナやセンサのメモは、コンパクトな電荷対を軸上の理想双極子として扱うことがあり、小さな parse 端点ならその教科書基準に場の求解器を引き込まずに済みます。

すでにクーロンメートルの双極子モーメントがあり遠方の軸上公式が欲しいときは本ページを選んでください。双極子ではなく単一点電荷なら、r の二乗および r に反比例する点電荷の場または電位の恒等式を使います。赤道点、有限の双極子長、高次多重極はこの契約の外なので、結果は三次元抽出ではなく古典的な軸上の基準として扱ってください。

検証失敗は残高を消費しません。教室のセンチメートル軸とナノクーロンメートルのモーメントを通常の SI の大きさに収め、丸めた場または電位を試験に固定すれば、宿題、LMS の拡張、エッジの worker 向けに、自ら場の求解器を立てなくても再現可能な静電算術が得られます。

活用例

分子とセンサの第一見積り

ノートは表の双極子モーメントを、指定距離の軸上電場または電位へ直し、その後で完全な多重極や実験室測定へ進みます。

授業と自動採点の演習

教材の著者は、電磁求解器を埋め込まずに、演示、LMS 項目、実験報告向けの SI 単位の軸上双極子確認を作ります。

よくある質問

双極子の軸上電位はどう計算しますか？

同じ p と r を quantity "potential" で送ってください。

電気双極子計算はどの単位を使いますか？

SI 単位です。双極子モーメントはクーロンメートル、軸距離はメートル、場は N/C、電位はボルトです。デバイやセンチメートルは呼び出す前に SI へ換算してください。

双極子の電場が1つの電荷より速く弱まるのはなぜですか？

遠くから見ると、向きの逆な2つの電荷が互いに一部を打ち消し合うためです。軸上の電場は距離の3乗、電位は2乗で弱まりますが、1つの電荷の電場は2乗でしか弱まりません。

軸上ではなく、双極子の横の点にも使えますか？

使えません。軸上だけを扱い、電荷の間隔を入力しない理想的な双極子として計算します。垂直な二等分線上では理想双極子の電位はゼロで、電場も別の形になりますが、この計算では求めません。

資料のモーメントがデバイ単位のときはどうすればよいですか？

入力する前にクーロンメートルに換算してください。この計算は単位を変換しません。そのうえで距離をメートルで入れると、電場がN/Cで、電位がボルトで分かります。

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/dipole

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/dipole \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"dipole_moment":1e-9,"distance":0.1}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/dipole", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "dipole_moment": 1e-9,
    "distance": 0.1
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/phys/dipole",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "dipole_moment": 1e-9,
    "distance": 0.1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/dipole", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"dipole_moment":1e-9,"distance":0.1}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"dipole_moment":1e-9,"distance":0.1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/dipole", 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

{
  "dipole_moment": 1e-9,
  "distance": 0.1
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.dipole",
  "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。

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

零または負の間隔は、両方の式が r の冪で割るため invalid_input で拒否されます。

入力契約、量の選択、応答の形、および誤り

distance は双極子中心からの軸距離 r をメートルで表します。quantity は返す軸上の結果を選びます。quantity を省略するとエンジンは宿題で最も多い field を既定にします。距離は厳密に正でなければなりません。閉じた集合は field か potential であり、自由記述の単位ではありません。当てはまらない任意の出力キーは null にせず省略します。丸めは有効数字十二桁で、負の零を潰すため、参照例は実行系をまたいでバイト一致します。データシートがデバイを使う場合は、呼び出す前にご自身でデバイをクーロンメートルへ換算してください。必須の有限数二つと任意の量フラグを含む JSON 本体を POST してください。dipole_moment はクーロンメートルの電気双極子モーメント p です。別名 p、moment、electric_dipole_moment を受け付けます。別名 r、axial_distance、meters を受け付けます。field はニュートン毎クーロンの電場強度 E=2kp/r³、potential はボルトの電位 V=kp/r² です。各数値欄は JSON の数でも数字の文字列でも構いません。欠落、空文字、非有限値は欄名付きの invalid_input になり、課金されません。零距離では両方の式が零除算になり、負の距離は軸上の点を表さないため、どちらも軸距離は零にも負にもできないというメッセージの invalid_input になります。未知の quantity 文字列も同様に invalid_input です。成功時の本体は、丸めた双極子モーメントと距離、クーロン定数 k、選んだ quantity、主値 value、対応する electric_field または electric_potential、SI 単位、formula 文字列、数値を代入した equation 文字列、method axial_dipole を返します。成功した API 呼び出しは $0.002 です。

電気双極子計算が役立つ場面

教室や学習支援の場では、電気双極子計算を使い、学習者が任意の SI の組について E=2kp/r³ と V=kp/r² を、センチメートルやナノクーロンメートルで桁を落とさずに確認します。試験生成器には、零または負の軸距離を Infinity として黙って返すのではなく invalid_input と印す決定的な基準が必要です。実装は純粋な tier A の parse なので、成功した呼び出しは毎回公表の基本料金 $0.002 で、モデルのトークンも外向きの通信もありません。

連携の活用例

宿題と試験の確認

学習者は双極子モーメントと軸距離を入れ、N/C またはボルトの結果を手計算と比べ、距離が誤って零や負のときに明確な invalid_input を受け取ります。

技術的な質問

双極子の軸上電場はどう計算しますか。

dipole_moment p を C·m、distance r をメートル、quantity を "field" として送るか、quantity を省略します。応答の electric_field は E = 2 k p / r³ を N/C で含みます。

軸距離が零または負だとどうなりますか。

要求は invalid_input で失敗します。零または負の r では E=2kp/r³ と V=kp/r² が r の冪で割るため、エンジンは拒否し、呼び出しを課金しません。

電気双極子計算の料金はいくらですか。

ブラウザの道具は無料です。API 要求は成功一回あたり $0.002 の前払い KIT 残高を使い、不正な入力は課金されません。

KITの完全なドキュメントを見る →

電気双極子計算

無料で実行

計算例

軸上の電気双極子とは何か、E と V の求め方

電気双極子計算が役立つ場面

活用例

分子とセンサの第一見積り

授業と自動採点の演習

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

エラー

技術的な注記

入力契約、量の選択、応答の形、および誤り

電気双極子計算が役立つ場面

連携の活用例

宿題と試験の確認

技術的な質問

ありがとう