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静止质量能量计算器

· 最后更新:2026-08-29

静止能量 E₀ = mc²:电子 0.510999 MeV 与质子 938.272088 MeV 是粒子物理质量表的两个锚点(中子 939.565421 MeV,支持自定义 kg 质量)。同时给出质量(kg 与原子质量单位)与能量(焦耳 + eV 系单位)——对撞机论文里就是这样引用质量的:一个 MeV 就是一个质量单位。

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4
API 可用
是

概览

静止质量能量计算器基于爱因斯坦质能方程 E₀ = mc²,用于快速计算亚原子粒子或自定义质量物体的静止能量。工具内置电子、质子、中子等基准粒子参数,同时输出以千克(kg)与原子质量单位(u)表示的质量,以及对应焦耳(J)和兆电子伏特(MeV)的能量数值,方便物理学习与高能物理文献对照。

适用场景

  • 在粒子物理或近代物理学习中需要换算电子、质子、中子的静止能量时。
  • 阅读高能对撞机论文或物理文献,需要将 MeV/c² 质量值与千克或焦耳能量相互对照时。
  • 已知微观粒子或物体的质量(kg),需要快速求解其完全静止释放的等效能量时。

使用方式

  1. 1从预设列表中选择内置粒子(电子、质子、中子),或选择“自定义质量”。
  2. 2若选择自定义质量,在输入框中输入以千克(kg)为单位的数值(支持科学计数法)。
  3. 3系统应用公式 E₀ = mc² 及物理常数换算,即时生成包含质量(kg、u)与能量(J、MeV)的详细结果。

常见用途

  • 大学物理课程中核反应与粒子湮灭过程的能量计算教学演示。
  • 核物理与粒子对撞实验中,快速查询基准粒子的静止质量与特征能量标度。
  • 科研人员验证微观粒子质量与等效能量转换数据的准确性。

示例

1. 查询质子的静止能量与质量单位换算

物理系本科生

背景

正在完成近代物理实验作业,需要核对质子的静止能量及其在不同单位下的数值。

问题

需要获取质子精确的 MeV 能量值以及对应焦耳和原子质量单位数值。

如何使用

在粒子下拉菜单中选择“质子”,点击查看计算结果。

结果

直接获取质子质量 1.67262×10⁻²⁷ kg(1.00728 u)与静止能量 1.50328×10⁻¹⁰ J(938.272088 MeV)。

2. 计算自定义微观粒子的等效静止能量

粒子物理研究助理

背景

正在处理某种理论假设粒子的质量数据,已知其质量为 3.34e-27 kg。

问题

需要快速将其质量转换为焦耳和 MeV,以评估对撞阈值。

如何使用

在粒子下拉菜单中选择“自定义质量”,在自定义质量输入框中填入 3.34e-27。

particle: custom, customMass: 3.34e-27

结果

计算器立即输出该质量对应的原子质量单位 u、焦耳能量及 MeV 标度能量。

常见问题

这个计算器使用的是什么公式?

计算器使用狭义相对论中的静止能量公式 E₀ = mc²,其中 c 为真空光速。

内置的预设粒子包含哪些?

包含电子(约 0.511 MeV)、质子(约 938.272 MeV)和中子(约 939.565 MeV)。

为什么粒子物理学常用 MeV 作为质量单位?

由 E₀ = mc² 可知质量与静止能量等价,粒子物理中习惯省略光速平方,直接用 MeV(或 MeV/c²)标示粒子质量。

自定义质量支持使用科学计数法吗?

支持,在自定义质量框中可以直接输入如 9.109e-31 格式的科学计数法数值。

计算结果会输出哪些物理单位?

质量部分输出千克(kg)和统一原子质量单位(u),能量部分输出焦耳(J)和兆电子伏特(MeV)。

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库仑定律 F = k·|q₁q₂|/r²,k = 8.987552×10⁹ N·m²/C²:电荷带符号,大小由 |q₁q₂| 决定,符号积决定吸引还是排斥。锚点示例:两个 1 C 电荷相距 1 m 以 8.99×10⁹ N 互斥——教科书展示库仑有多巨大的经典案例;氢原子中电子–质子在玻尔半径的吸引恰好是 8.24×10⁻⁸ N。

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点电荷电势 V = k·Q/r,符号保留:正源抬升电势,负源压低电势;同时换算电子在该点的电势能 U = −e·V 并以 eV 给出,原子尺度直接可读。锚点示例:1 µC 在 1 m 处得 8987.55 V;质子在玻尔半径的电势为 27.211386 V,−e·V = −27.211386 eV 恰为氢 13.6 eV 电离能的两倍(位力定理:势能动能各半)。

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法拉第电磁感应定律 |ε| = N·ΔΦ/Δt:匝数、磁通、时间可选,输出电动势大小并附楞次定律符号说明。韦伯正是由该定律定义的:每匝每秒 1 Wb 的磁通变化感应恰 1 V;匝数会叠乘——200 匝线圈在 10 ms 内磁通变化 0.5 mWb,每匝 0.05 V 串叠成 10 V,自行车发电机到电站交流发电机靠的正是这个原理。