ในทฤษฎีทางฟิสิกส์อนุภาคทดสอบหรือประจุทดสอบคือแบบจำลองในอุดมคติของวัตถุที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ (โดยปกติคือมวลประจุหรือขนาด)ที่ถือว่าไม่สำคัญ ยกเว้นคุณสมบัติที่กำลังศึกษา ซึ่งถือว่าไม่เพียงพอที่จะเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของระบบส่วนที่เหลือ แนวคิดของอนุภาคทดสอบมักทำให้ปัญหาต่างๆ ง่ายขึ้น และสามารถให้ค่าประมาณที่ดีสำหรับปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ นอกเหนือจากการใช้งานในการทำให้พลวัตของระบบง่ายขึ้นในขอบเขตที่เฉพาะเจาะจงแล้ว ยังใช้เป็นเครื่องมือวินิจฉัยใน การจำลอง กระบวนการทางฟิสิกส์ด้วยคอมพิวเตอร์ อีกด้วย

ในการจำลองด้วยสนามไฟฟ้าคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของอนุภาคทดสอบคือประจุไฟฟ้าและมวล ของมัน ในสถานการณ์นี้มักเรียกอนุภาคดังกล่าวว่าประจุทดสอบ

สนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุจุดqคือ

${\displaystyle {\textbf {E}}={\frac {q{\hat {\mathbf {r} }}}{4\pi \varepsilon _{0}r^{2}}}}$,

โดยที่ε คือ ค่าสภาพยอมทาง ไฟฟ้าของสุญญากาศ

การคูณสนามนี้ด้วยประจุทดสอบ${\displaystyle q_{\textrm {test}}}$สมการนี้แสดงแรงทางไฟฟ้า ( ตามกฎของคูลอมบ์ ) ที่สนามไฟฟ้ากระทำต่อประจุทดสอบ โปรดสังเกตว่าทั้งแรงและสนามไฟฟ้าเป็นปริมาณเวกเตอร์ ดังนั้นประจุทดสอบที่เป็นบวกจะได้รับแรงในทิศทางเดียวกับสนามไฟฟ้า

กรณีที่ง่ายที่สุดสำหรับการประยุกต์ใช้กับอนุภาคทดสอบเกิดขึ้นในกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตันสูตรทั่วไปสำหรับแรงโน้มถ่วงระหว่างมวลจุดสองจุดใดๆ${\displaystyle m_{1}}$และ${\displaystyle m_{2}}$เป็น:

${\displaystyle F=-G{\frac {m_{1}m_{2}}{|\mathbf {r} _{1}-\mathbf {r} _{2}|^{2}}}}$,

ที่ไหน${\displaystyle \mathbf {r} _{1}}$และ${\displaystyle \mathbf {r} _{2}}$แสดงถึงตำแหน่งของแต่ละอนุภาคในอวกาศ ในการแก้ปัญหาทั่วไปของสมการนี้ มวลทั้งสองจะหมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลRในกรณีเฉพาะนี้: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle \mathbf {R} ={\frac {m_{1}\mathbf {r} _{1}+m_{2}\mathbf {r} _{2}}{m_{1}+m_{2}}}}$.

ในกรณีที่มวลหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอีกมวลหนึ่งมาก (${\displaystyle m_{1}\gg m_{2}}$) เราสามารถสมมติได้ว่ามวลที่เล็กกว่าเคลื่อนที่เหมือนอนุภาคทดสอบในสนามโน้มถ่วงที่เกิดจากมวลที่ใหญ่กว่า ซึ่งไม่เร่งความเร็ว เราสามารถกำหนดสนามโน้มถ่วงได้ดังนี้

${\displaystyle \mathbf {g} (r)=-{\frac {Gm_{1}}{r^{2}}}{\hat {\mathbf {r} }}}$,

กับ${\displaystyle r}$เนื่องจากระยะห่างระหว่างวัตถุขนาดใหญ่กับอนุภาคทดสอบ และ${\displaystyle {\hat {r}}}$คือเวกเตอร์หน่วยในทิศทางที่ชี้จากวัตถุขนาดใหญ่ไปยังมวลทดสอบกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันสำหรับมวลที่เล็กกว่าจะลดลงเหลือ

${\displaystyle \mathbf {a} (r)={\frac {F}{m_{2}}}{\hat {\mathbf {r} }}=\mathbf {g} (r)}$,

ดังนั้นจึงมีตัวแปรเพียงตัวเดียว ซึ่งทำให้สามารถคำนวณหาคำตอบได้ง่ายขึ้น วิธีนี้ให้ค่าประมาณที่ดีมากสำหรับปัญหาในทางปฏิบัติหลายอย่าง เช่น วงโคจรของดาวเทียมซึ่งมีมวลค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับมวลของโลก

ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงเชิงเมตริก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทฤษฎีสัม พัทธภาพทั่วไปอนุภาคทดสอบคือแบบจำลองในอุดมคติของวัตถุขนาดเล็กที่มีมวลน้อยมากจนไม่รบกวนสนามแรงโน้มถ่วงโดย รอบอย่างมีนัยสำคัญ

ตามสมการสนามของไอน์สไตน์สนามโน้มถ่วงจะเชื่อมโยงในระดับท้องถิ่นไม่เพียงแต่กับการกระจายตัวของมวลและพลังงาน ที่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการกระจายตัวของโมเมนตัมและความเครียด (เช่น ความดัน ความเครียดหนืดในของไหลสมบูรณ์ ) ด้วย

ในกรณีของอนุภาคทดสอบในสารละลายสุญญากาศหรือสารละลายอิเล็กโทรสุญญากาศปรากฏว่านอกจากความเร่งไทดัลที่กลุ่มอนุภาคทดสอบขนาดเล็ก (มีสปินหรือไม่) ได้รับแล้ว อนุภาคทดสอบที่มีสปินอาจประสบ กับ ความเร่ง เพิ่มเติม เนื่องจากแรงสปิน-สปิน^{[ 2 ]}

• อนุภาคจุด ( มวลจุดประจุจุด )