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エネルギー単位コンバーター

エネルギーをジュール、ミリジュール、電子ボルト、キロワット時、カロリー、BTUの間で変換します。

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公式

1kWh=3.6MJ,1eV=1.602×10−19J1 kWh = 3.6 MJ, 1 eV = 1.602 × 10⁻¹⁹ J

参考: NIST SP 811: 1 Btu (IT) = 1055.05585262 J, 1 cal (th) = 4.184 J (exact); 2019 SI: 1 eV = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ J

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. 主要変換係数：正確に1 eV = 1.602176634×10^-19 J（2019年のSI再定義）、1 kWh = 3.6MJ、正確には1カロリー = 4.184J（熱化学）、1 BTU = 1055.06J。エネルギーは25桁に及ぶ：電子ボリュームバンドギャップ用（Si = 1.12 eV、GaN = 3.4 eV）、ESDパルス用のミリジュール（JEDECによると0.5〜3 mJ）、コンデンサ放電用のジュール、およびバッテリー容量のキロワット時（スマートフォン10〜15 Wh、EV 50〜100 kWh）。

計算例

問題:600nmの赤色LEDの順方向電圧は1.8Vです 電圧降下。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

  1. eV に変換:3.31e-19/1.602e-19 = 2.07 eV (NISTによると: E_eV = 1240/lambda_nm)
  2. 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
  3. 量子欠乏: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)
  4. 光パワー (100% IQEの場合): P_opt = I × E_photon/q = 0.02 × 2.07 = 41.4 mW
  5. 電力: P_elec = I × V = 0.02 × 1.8 = 36 mW
  6. 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準拠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によると）、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

よくある質問

NIST SP 811によると、熱化学カロリー (cal) = 4.184 J、1 gの水を1 C上昇させます。食品カロリー (カロリー、kcal) = 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。1 秒で消費される1 W = 1 Jの熱。熱定格を換算するには:1 C/W = 1 K/W = 0.239 cal/(s·W).
NISTによると：1 eV = 1Vで加速された1つの電子によって得られるエネルギー = 1.602176634e-19 J（正確値）。半導体バンドギャップは電気自動車 (eV) スケールで、Si = 1.12 eV、GaAs = 1.42 eV、GaN = 3.4 eV です。フォトンエネルギー E = hc/ラムダ = 1240/lambda_nm eV。1.12 eV では、Si は 1107 nm 未満の光を吸収します (赤外線カットオフ)。
JEDEC JESD22-A114 によると、8 kV の HBM (100 pF、1.5 kオーム) には E = 0.5 × 100e-12 × 8000^2 = 3.2 mJ が含まれています。1 kV の CDM (4 ～ 30 pF、10 オーム未満) には 2 ～ 15 uJ の電流が含まれますが、1 ナノ秒未満で 5 ～ 15 A のピーク電流が供給されます。損傷は電流密度 (ゲート酸化膜の 10^6 A/cm^2) によるもので、総エネルギーによるものではありません。
エネルギー (J) = mAh × 3.6 × V_nominal. 例:3.7 Vで3000 mAh = 3000 × 3.6 × 3.7/1000 = 39.96 kJ = 11.1 Wh。導出:1 mAh = 0.001 A × 3600 秒 = 3.6 C (クーロン)、E = Q × V。リチウムイオンの場合、V は放電中に 3.0 ～ 4.2 V 変動します。IEC 61960 に従って公称値3.7 Vを使用してください。

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