公式

1 kWh = 3.6 MJ, 1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ J

仕組み

エネルギーはジュール（J）で測定され、SI単位は1ワット秒に相当します。電子機器では、半導体物理学と光子エネルギーには電子ボルト（eV、1.602×10J）、ESDパルスとコンデンサ放電にはミリジュール（mJ）、機械的衝撃とリレーコイルのエネルギーにはジュール、バッテリーと電力システムの容量にはキロワット時（kWh）など、幅広い範囲で使用されます。カロリー（1カロリー = 4.184 J）とBTU（1 BTU = 1055 J）は熱管理のコンテキストで表示されます。

計算例

50 Vに充電された100μFのコンデンサには、E = ½CV² = ½ × 100e-6 × 50² = 0.125 J = 125 mJ = 125,000 μJが蓄えられます。10 Wh = 36,000 J = 36 kJ = 10,000 mWh = 0.01 kWh のスマートフォンバッテリー。

実践的なヒント

✓ESD規格では、放電エネルギーをmJ単位で規定しています。人体モデルでは2kVで1μJ程度ですが、ピーク電流が大きいとICが損傷します。
✓エネルギーを得るには、mAh単位のバッテリー容量に電圧を掛ける必要があります。3.7Vで2000mAh = 7.4Wh = 26,640Jです。
✓熱:1 BTUは1ポンドの水を1°F上昇させ、1カロリーは1グラムの水を1°C上昇させます。電子機器の熱設計では、ジュールとワットを常に使用してください。

よくある間違い

✗エネルギー (ジュール) と電力 (ワット) を混同すると、エネルギー = 電力 × 時間。100 W のデバイスを1時間稼働させると、360,000 J = 0.1 kWhが消費されます。
✗eV（電子ボルト）とV（ボルト）の混合 — eVはエネルギーの単位であり、電圧ではありません。1 eV の光子のエネルギーは 1.602 × 10J です。
✗kWh と Wh を同じ意味で使用する場合 — 1 kWh = 1000 Wh = 3,600,000 J。10 Wh のバッテリーは 10 kWh ではありません。

よくある質問

カロリーとキロカロリー（カロリー）の違いは？

低カロリー (cal) = 4.184 J、水1グラムを 1°C 上昇させます。食品のカロリー (カロリーまたはキロカロリー) = 1000 cal = 4184 J。電子機器の熱計算では、ジュールを直接使用します。

なぜ電子ボルトは半導体物理学で使われるのですか？

原子内の電子、光学系の光子、半導体のバンドギャップのエネルギーは、当然eVスケールです。シリコンのバンドギャップは1.12 eV、GaNは3.4 eV、600 nmの光の光子エネルギーは約2.07 eVです。

ESDイベントにはどのくらいのエネルギーが含まれていますか？

1～15 kVの電圧にもかかわらず、ESDパルスはほとんどエネルギーを含みません (μJ～mJの範囲)。この損傷は、小さなゲート酸化物に集中した高いピーク電流 (1～10 A) が原因で発生し、絶縁破壊を引き起こします。

バッテリー容量をmAhからジュールに変換するにはどうすればよいですか？

mAhに3.6を掛け、公称電圧を掛けます。エネルギー (J) = mAh × 3.6 × V。例:3.7 Vで3000 mAh = 3000 × 3.6 × 3.7 = 39,960 J ≈40 kJ = 11.1 Wh。

エネルギー単位変換器

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