电子伏特到焦耳转换器 (eV 到 J)

什么是电子伏特到焦耳转换器？

电子伏特到焦耳转换器是一种在线工具，可将以电子伏特（eV）表示的能量值转换为焦耳（J），反之亦然。这两个单位描述的是同一个物理量——能量——但它们位于尺度的两个极端。焦耳是用于日常和工程数量的 SI 单位，而电子伏特是原子、核和粒子物理学中青睐的微小而方便的单位，因为在这些领域使用焦耳会迫使你不断处理一长串负指数。

由于单个电子伏特是极其微小的能量，当你需要将微观过程（光子的能量、电子的结合能、粒子的静止能量）与基于 SI 的宏观数值进行比较时，该转换器最为有用。

工作原理

根据定义，1 电子伏特是电子在通过 1 伏特的电位差加速时获得的动能。由于能量等于电荷乘以电压，而基本电荷在 SI 系统中被固定为精确的 1.602176634 x 10⁻¹⁹ 库仑，因此电子伏特被锁定为焦耳中的精确值：

• 1 eV = 1.602176634 x 10⁻¹⁹ J（精确值，自 2019 年 SI 重新定义以来按定义确定）

要进行反向转换，你需要除以同一个常数。在原子尺度上，1 焦耳是巨大的能量，约等于 6.241509074 x 10¹⁸ 电子伏特。该转换器还可以处理焦耳一侧的相关能量单位，例如千焦（kJ）、兆焦（MJ）和卡路里（cal），并相应地缩放结果。

公式

要将电子伏特转换为焦耳，请乘以以库仑为单位的基本电荷：

$E_{\text{J}} = E_{\text{eV}} \times 1.602176634 \times 10^{-19}$

要将焦耳转换回电子伏特，请除以同一个常数：

$E_{\text{eV}} = \frac{E_{\text{J}}}{1.602176634 \times 10^{-19}}$

电子伏特到焦耳转换表

下表列出了常见的电子伏特值及其对应的焦耳值。请注意焦耳数值如何保持极小，这正是物理学家选择使用电子伏特的原因。

示例

示例1：将 1 电子伏特转换为焦耳

基本转换直接使用该常数。1 电子伏特等于：

$1 \text{ eV} \times 1.602176634 \times 10^{-19} = 1.602176634 \times 10^{-19} \text{ J}$

示例2：将 5 电子伏特转换为焦耳

可见光至紫外光的光子可能携带几个电子伏特的能量。5 电子伏特转换为：

$5 \text{ eV} \times 1.602176634 \times 10^{-19} = 8.01088317 \times 10^{-19} \text{ J}$

示例3：将 1 焦耳转换为电子伏特

反向转换揭示了在原子尺度上 1 焦耳有多大。1 焦耳等于：

$\frac{1 \text{ J}}{1.602176634 \times 10^{-19}} \approx 6.241509074 \times 10^{18} \text{ eV}$

这是超过六十亿亿个电子伏特被压缩进单个焦耳之中。

注解

• 自 2019 年 SI 基本单位重新定义以来，基本电荷是一个精确值，因此 eV 到 J 的转换系数是精确的而非测量得来的。较旧的参考资料可能给出略有不同的最后一位数字。
• 物理问题常常使用电子伏特的倍数：千（keV = 10³ eV）、兆（MeV = 10⁶ eV）和吉（GeV = 10⁹ eV）。在转换之前，先将 eV 数值乘以前缀。
• 尽管名称如此，电子伏特是能量单位而非电压单位。电压和能量仅通过被移动的电荷相关联。
• 由于电子伏特的焦耳等效值如此之小，科学记数法是读取这些结果的实用方法。

常见问题

1 电子伏特有多少焦耳？

1 电子伏特恰好等于 1.602176634 x 10⁻¹⁹ 焦耳。这是以库仑为单位的基本电荷值，自 2019 年 SI 重新定义以来按定义固定。

1 焦耳有多少电子伏特？

1 焦耳约为 6.241509074 x 10¹⁸ 电子伏特——超过六百京。你可以通过将 1 除以转换系数 1.602176634 x 10⁻¹⁹ 得到该值。

为什么物理学家使用电子伏特而不是焦耳？

在原子、核和粒子物理学中，所涉及的能量用焦耳表示时极其微小，会导致难用的指数。电子伏特将数字保持在可读范围内——化学键为几个 eV，X 射线为 keV，核反应为 MeV，粒子加速器为 GeV 或 TeV。

电子伏特是 SI 单位吗？

不是。电子伏特不是 SI 单位，但由于其在物理学中的实际重要性，它被接受与 SI 一起使用。焦耳仍然是能量的官方 SI 单位。

keV、MeV 或 GeV 中的前缀是什么意思？

这些是电子伏特的标准公制倍数：keV 是一千 eV，MeV 是一百万 eV，GeV 是十亿 eV。要将其中任何一个转换为焦耳，先乘以前缀，再乘以 1.602176634 x 10⁻¹⁹。

该转换器也能处理千焦和卡路里吗？

可以。转换器的焦耳一侧支持焦耳、千焦、兆焦和卡路里，因此你可以用其中最方便的单位读取你的电子伏特能量。