Conversor de Unidades de Energía
Convierte energía entre julios, milijulios, electron-voltios, kilovatios-hora, calorías y BTU.
Fórmula
1 kWh = 3.6 MJ, 1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ J
Cómo Funciona
La energía se mide en julios (J), la unidad SI equivale a un vatio-segundo. La electrónica utiliza un amplio rango: los electronvoltios (eV, 1,602 × 10-1-J) para la física de semiconductores y la energía fotónica, los milijulios (mJ) para los pulsos de ESD y la descarga de condensadores, los julios para los impactos mecánicos y la energía de las bobinas del relé, y los kilovatios-hora (kWh) para la capacidad de la batería y el sistema de alimentación. Las calorías (1 cal = 4,184 J) y BTU (1 BTU = 1055 J) aparecen en contextos de gestión térmica.
Ejemplo Resuelto
Un condensador de 100 μF cargado a 50 V almacena E = ½CV² = ½ × 100e-6 × 50² = 0,125 J = 125 mJ = 125,000 μJ. La batería de un smartphone de 10 Wh = 36 000 J = 36 kJ = 10 000 MWh = 0,01 kWh.
Consejos Prácticos
- ✓Los estándares de ESD especifican la energía de descarga en mJ; el modelo del cuerpo humano implica ~ 1 μJ a 2 kV, pero la alta corriente máxima es lo que daña los circuitos integrados.
- ✓La capacidad de la batería en mAh debe multiplicarse por el voltaje para obtener energía: 2000 mAh a 3,7 V = 7,4 Wh = 26.640 J.
- ✓Térmico: 1 BTU aumenta 1 libra de agua en 1 °F; 1 caloría aumenta 1 gramo de agua en 1 °C. Para el diseño térmico de dispositivos electrónicos, usa julios y vatios de manera constante.
Errores Comunes
- ✗Confundir energía (julios) con potencia (vatios): energía = potencia × tiempo; un dispositivo de 100 W que funciona durante 1 hora consume 360.000 J = 0,1 kWh.
- ✗Al mezclar eV (electrón-voltio) con V (voltio), el eV es una unidad de energía, no de voltaje. Un fotón de 1 eV tiene una energía de 1,602 × 10～¹ J.
- ✗Uso intercambiable de kWh y Wh: 1 kWh = 1000 Wh = 3.600.000 J. Una batería de 10 Wh no equivale a 10 kWh.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre una caloría y una kilocaloría (caloría)?
Una caloría pequeña (cal) = 4,184 J; eleva 1 gramo de agua en 1 °C. Una caloría alimentaria (cal o kcal) = 1000 cal = 4184 J. Los cálculos térmicos electrónicos utilizan directamente los julios.
¿Por qué se usa el electrón-voltaje en la física de semiconductores?
La energía de los electrones en los átomos, los fotones en la óptica y los intervalos de banda en los semiconductores se encuentra naturalmente en la escala eV. El silicio tiene un intervalo de banda de 1,12 eV; el GaN es de 3,4 eV; la energía fotónica de la luz de 600 nm es de aproximadamente 2,07 eV.
¿Cuánta energía contiene un evento de ESD?
A pesar de los voltajes de 1 a 15 kV, los pulsos de ESD contienen muy poca energía (rango de μJ a mJ). El daño proviene de la alta corriente máxima (de 1 a 10 A) concentrada en un minúsculo óxido de compuerta, lo que provoca una ruptura dieléctrica.
¿Cómo convierto la capacidad de la batería de mAh a julios?
Multiplique los mAh por 3,6 y por la tensión nominal: Energía (J) = mAh × 3,6 × V. Ejemplo: 3000 mAh a 3,7 V = 3000 × 3,6 × 3,7 = 39.960 J ≈ 40 kJ = 11,1 Wh.
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