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E501系电力动车组，是JR东日本的交直流两用通勤型电力动车组。
| JR东日本E501系电力动车组 | |
|---|---|
常磐线上的JR东日本E501系电力动车组 （2023年1月） | |
| 概览 | |
| 制造 | 川崎重工业 东急车辆制造 |
| 车辆总数 | 60辆（4列10辆基本编组及4列5辆附属编组） |
| 制造年份 | 1995年~1997年 |
| 投入运营 | 1995年12月1日 |
| 技术数据 | |
| 列车编组 | 4M6T（基本编组）+ 2M3T（附属编组） |
| 编组长度 | 10辆：200.84 m 5辆：100.84m |
| 车辆长度 | 先头车卡：20,420 mm 中间车卡：20,000mm |
| 车体宽度 | 2,800mm |
| 车体高度 | 3,690mm |
| 编组重量 | 4M6T：274.5 t 2M3T：140.1t |
| 轨距 | 1,067mm |
| 车辆定员 | 1,540（基本编组） 760（附属编组） |
| 营运速度 | 120km/h |
| 设计最高速度 | 120km/h |
| 起动加速度 | 2.0 km/h/s |
| 供电制式 | DC 1,500V AC 20,000V（50Hz） |
| 电动机功率 | 120 kW |
| 牵引功率 | 基本编组：1920 kW 附属编组：960 kW |
| 传动比 | 6.06 |
| 控制装置 | VVVF逆变器 更换前：西门子制 CI3（GTO） 更换后：东芝制 CI17（IGBT） |
| 驱动装置 | TD平行驱动方式 |
| 制动方式 | 再生制动 电气指令式制动 |
| 安全防护系统 | ATS-SN、ATS-P |
常磐线取手站以北的乘客人数不断上升，但是受石冈市的气象厅地磁观测所影响，在取手以北的线段只可以交流电作供电。乘客在当时必须在取手转车才能继续行程，但是在交流区间使用的415系1500番台并不是通勤电车，而减低了常磐线的运输能力。
土浦市及牛久市的商工会议所选出由国会议员为中心的“县南常磐线输送力増强期成同盟会”希望能促请当时的运输省（现为国土交通省）作出改善。
1995年以10辆作一编组（连5辆附属编组）的E501系投入服务。在1997年再由川崎重工、东急车辆制造增造三组，并分派到胜田车辆中心，同时淘汰部分415系列车，而余下的403、415系在2005年至2007年被E531系所取代，至于E501系就会在土浦以北作普通电车用。
E501系在设计上与209系相近，但是为了配合同时在交流及直流电区域使用，车内的电力装置有所改动。相对于209系，车身外板厚度从209系的1.2mm增厚至1.5mm。此外，为了让车底有足够的空间放置交流及直流机器，转向架之间的距离从209系的13,300mm增加至13,800mm，以确保有足够的空间装设各种机器。
此外，先头车后方的连结器亦使用了E217系所使用的冲击力吸收设计。
车内亦与209系使用相同的车窗，初期除了车卡两端均是固定式车窗，其后全部均改为可开关的车窗。
车门配置为每边4对，全部列车均设有每边只开一对车门的设计（3/4闭），以在冬天确保车内温度。
E501系使用了特制的ATS-P地上装置，使列车在在直流和交流区域间的中性区自动进行交流/直流切换（同时亦可手动切换）。
E501系在出厂当时装用德国西门子的GTO半导体VVVF牵引逆变器，在开车的行走音就好像弹出Do-Re-Me-Fa-So-La-Si-Do（它还要是逐一顺音阶而上），是JR铁路公司中唯一一款采德国进口的牵引系统，其他例如京急2100型、京急新1000型也有相同的使用案例。
为了提升可靠性，JR东日本在2007年开始对本型车的附属编成进行更新，更新后所采用的是东芝制的IGBT元件牵引系统;接着在2012年也着手更新基本编成，更新工程实施后马达加减速已不再发出独特音阶的声音。
最高速度由209系的110km/h提升到120km/h。同时为确保在受增加了交流电机器后仍可以保持120km/h的极速后，电动机的电力输出由209系的95kW增加至120kW。齿轮比和E217系一样都是6.06。
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