エネルギー単位変換器
ジュール、ミリジュール、電子ボルト、キロワット時、カロリー、BTU間でエネルギーを変換します。
公式
仕組み
この計算機は、電子エンジニア、電力システム設計者、物理学者向けに、ジュール、電子ボルト、ワット時、キロワット時、カロリー、BTUを変換します。SIパンフレット (BIPM) によると、ジュールはエネルギーの SI 単位です。1 J = 1 W·s = 1 kg·m^2/s^2 です。主な換算係数：1eV = 1.602176634×10^-19 J（2019年のSI再定義）、1kWh = 3.6MJ、正確に1カロリー = 4.184J（熱化学）、1 BTU = 1055.06J。エネルギー25桁スパン：バンドギャップ用の電子ボルト（Si = 1.12 eV、GaN = 3.4 eV）、ESDパルス用のミリジュール（JEDECあたり0.5〜3 mJ）、コンデンサ放電の場合はジュール、バッテリー容量の場合はキロワット時（スマートフォン10〜15 Wh、EV 50〜100 kWh）。
計算例
問題:600 nmの赤色LEDの順方向電圧降下は1.8ボルトです。光子エネルギーが電気入力と一致していることを確認し、20 mA でのウォールプラグの効率を計算します。
解決策: 1。光子エネルギー:E = hc/lambda = (6.626e-34 × 3e8)/600e-9 = 3.31e-19 J 2.eVに変換:3.31e-19/1.602e-19 = 2.07 eV (NISTあたり:e_EV = 1240/lambda_nm) 3.電子あたりの電気エネルギー:E = qV = 1.602e-19 × 1.8 = 2.88e-19 J = 1.8 eV 4.量子欠陥:2.07-1.8 = 0.27 eV (光子は電気入力よりも多くのエネルギーを必要とします-サーマルアシスト) 5.オプティカルパワー (100% IQE の場合): P_opt = I × e_Photon/Q = 0.02 × 2.07 = 41.4 mW 6.電力:P_ELEC = I × V = 0.02 × 1.8 = 36 mW 7.待ってください-光子エネルギー > 電気入力とは、熱エネルギーが放出をアシストすることを意味します（実際の効率は約20〜40％）
実践的なヒント
- ✓IEEE 1725準拠のバッテリー容量換算:Wh = mAh × V/1000。3.7 V = 11.1 Wh = 39.96 kJ の 3000 mAh のバッテリー。自己放電:IEC 61960によると、リチウムイオン 2-3% /月、ニッケル水素は 15-30% /月
- ✓JEDEC JESD22-A114 あたりの静電気放電エネルギー:2 kV = 0.2 mJ、8 kV = 3.2 mJ での HBM (E = 0.5CV^2、C = 100 pF)。エネルギーは低いが、7.5 A のピーク電流は局部的な損傷を引き起こす。CDM (チャージ・デバイス・モデル) は、電流がさらに大きく、エネルギーが低くなります。
- ✓コンデンサのエネルギー:E = 0.5CV^2。50 V で 100 uF のキャップは 125 mJ を蓄えます。これはけがの原因となるのに十分です。OSHAのガイドラインによると、1 Jを超える蓄電には安全インターロックが必要です。スーパーキャパシタ（2.7ボルトで3000°F）は、10.9 kJ = 3 Whを蓄えます。
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、電力は単位時間あたりのエネルギーです。P = e/t。100 Wのデバイスを1時間稼働させた場合、100 Wh = 360 kJ = 0.1 kWhを消費します。電力バジェットでは、必ず両方の量を記録してください。
- ✗eVを電圧として扱う場合、eVはエネルギー（1.602e-19 J）であり、電圧ではありません。1.12 eV のバンドギャップは、電子正孔対当たり 1.12 eV のエネルギーを意味し、シリコン LED の順方向バイアスには最低 1.12 V が必要です。
- ✗間違ったカロリー定義を使用している。熱化学カロリー = 正確に4.184 J（NISTあたり）、15 Cカロリー = 4.1855 J、食品カロリー（kcal）= 4184 J。どのカロリー定義が適用されるかを必ず確認してください