電荷は、粒子が電磁力を経験する原因となる物理的な特性です。正と負の種類があります。同じ種類の電荷は反発し、異なる種類の電荷は引き合います。すべての化学と電子工学の基礎です。

• 1クーロン = 6.24×10¹⁸個の電子
• 陽子: +1e、電子: -1e
• 電荷は保存されます（決して作られたり破壊されたりしません）
• e = 1.602×10⁻¹⁹ Cの倍数で量子化されます

電流（I）は電荷の流れの速さです。Q = I × t。1アンペア = 1秒あたり1クーロン。Ahで表されるバッテリー容量は電荷であり、電流ではありません。1 Ah = 3600 C。

• 電流 = 時間あたりの電荷（I = Q/t）
• 1 A = 1 C/s（定義）
• 1 Ah = 3600 C（1アンペアが1時間）
• mAhは電力ではなく電荷容量です

バッテリーは電荷を蓄えます。AhまたはmAh（電荷）またはWh（エネルギー）で評価されます。Wh = Ah × 電圧。スマートフォンのバッテリー: 3000 mAh @ 3.7V ≈ 11 Wh。電圧はエネルギーにとって重要であり、電荷にとってではありません。

• mAh = ミリアンペア時（電荷）
• Wh = ワット時（エネルギー = 電荷 × 電圧）
• mAhが高いほど稼働時間が長くなります（同じ電圧の場合）
• 3000 mAh ≈ 10,800クーロン

電荷を定量的に理解する前、科学者たちは静電気と謎めいた「電気流体」を探求していました。電池の発明により、連続的な電荷の流れを正確に測定できるようになりました。

• 1600年: ウィリアム・ギルバートが電気と磁気を区別し、「電気」という用語を作る
• 1733年: シャルル・デュ・フェが2種類の電気（正と負）を発見
• 1745年: ライデン瓶が発明される — 最初のコンデンサで、測定可能な電荷を蓄える
• 1785年: クーロンが電気力に関する逆二乗の法則 F = k(q₁q₂/r²) を発表
• 1800年: ヴォルタが電池を発明 — 連続的で測定可能な電荷の流れを可能にする
• 1833年: ファラデーが電気分解の法則を発見 — 電荷を化学と結びつける（ファラデー定数）

クーロンは、電気化学的標準に基づいた実用的な定義から、アンペアと秒に結びついた現代的な定義へと進化しました。

• 1881年: 最初の実用的なクーロンが銀の電気めっき標準によって定義される
• 1893年: シカゴ万国博覧会でクーロンが国際的に標準化される
• 1948年: CGPMがクーロンを1アンペア秒（1 C = 1 A·s）と定義
• 1960-2018年: アンペアが平行導体間の力によって定義され、クーロンが間接的になる
• 問題点: 力に基づいたアンペアの定義は高精度で実現するのが困難だった
• 1990年代-2010年代: 量子計測学（ジョセフソン効果、量子ホール効果）が電子の計数を可能にする

2019年5月20日、電気素量が正確に固定され、アンペアが再定義され、クーロンが基本定数から再現可能になりました。

• 新しい定義: e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C（定義により不確かさゼロ）
• 電気素量は今や測定値ではなく、定義された定数となる
• 1クーロン = 6.241509074 × 10¹⁸ 電気素量（正確）
• 単一電子トンネルデバイスは、正確な電荷標準のために電子を一つずつ数えることができる
• 量子計測学の三角形: 電圧（ジョセフソン）、抵抗（量子ホール）、電流（電子ポンプ）
• 結果: 量子機器を備えたどの研究室でも、クーロンを独立して実現できる

2019年の再定義は、電気化学的標準から量子精度までの135年以上の進歩を表しており、次世代の電子機器やエネルギー貯蔵を可能にします。

• バッテリー技術: 電気自動車やグリッドストレージのより正確な容量測定
• 量子コンピューティング: 量子ビットや単一電子トランジスタにおける正確な電荷制御
• 計測学: 国立研究所が参照アーティファクトなしでクーロンを独立して実現可能
• 化学: ファラデー定数が正確になり、電気化学の計算が向上
• 家庭用電化製品: バッテリー容量の定格や急速充電プロトコルのためのより良い標準

• mAhからCへのショートカット: 3.6を掛ける → 1000 mAh = 3600 C（正確）
• AhからCへ: 3600を掛ける → 1 Ah = 3600 C（1アンペアが1時間）
• mAhからWh（3.7V）への簡単な変換: 約270で割る → 3000 mAh ≈ 11 Wh
• WhからmAh（3.7V）へ: 約270を掛ける → 11 Wh ≈ 2970 mAh
• 電気素量: e ≈ 1.6 × 10⁻¹⁹ C（1.602から丸める）
• ファラデー定数: F ≈ 96,500 C/mol（96,485から丸める）

バッテリーの定格を理解することで、電荷（mAh）、電圧（V）、エネルギー（Wh）の間の混乱を防ぎます。これらのルールは時間とお金を節約します。

• mAhは電力やエネルギーではなく電荷を測定します — これは移動できる電子の数です
• エネルギーを得るには: Wh = mAh × V ÷ 1000（電圧が重要です！）
• 異なる電圧で同じmAh = 異なるエネルギー（12V 1000mAh ≠ 3.7V 1000mAh）
• モバイルバッテリー: 70-80%の利用可能容量を期待してください（電圧変換損失）
• 稼働時間 = 容量 ÷ 電流: 3000 mAh ÷ 300 mA = 10時間（理想的、20%のマージンを追加）
• リチウムイオンの標準: 3.7V公称、4.2V満充電、3.0V空（利用可能範囲は約80%）

• 電流からの電荷: Q = I × t（クーロン = アンペア × 秒）
• 稼働時間: t = Q / I（時間 = アンペア時 / アンペア）
• 電荷からのエネルギー: E = Q × V（ワット時 = アンペア時 × ボルト）
• 効率調整済み: 利用可能 = 定格 × 0.8（損失を考慮）
• 電気分解: Q = n × F（クーロン = 電子のモル数 × ファラデー定数）
• コンデンサのエネルギー: E = ½CV²（ジュール = ½ファラド × ボルト²）

• mAhとmWhを混同する — 電荷とエネルギー（変換には電圧が必要です！）
• バッテリーを比較する際に電圧を無視する — エネルギーの比較にはWhを使用してください
• モバイルバッテリーの100%の効率を期待する — 20-30%は熱と電圧変換で失われます
• C（クーロン）とC（放電率）を混同する — 全く異なる意味です！
• mAh = 稼働時間と仮定する — 電流の消費量を知る必要があります（稼働時間 = mAh ÷ mA）
• リチウムイオンを20%以下まで過放電する — 寿命を縮めます、定格容量 ≠ 利用可能容量

クーロン（C）は電荷のSI基本単位です。アンペアと秒から定義されます: 1 C = 1 A·s。ピコからキロまでの接頭辞がすべての実用的な範囲をカバーします。

• 1 C = 1 A·s（正確な定義）
• mC、µC、nCは小さな電荷用
• pC、fC、aCは量子/精密作業用
• kCは大規模な産業システム用

アンペア時（Ah）とミリアンペア時（mAh）はバッテリーの標準です。電流の消費量と稼働時間に直接関連するため実用的です。1 Ah = 3600 C。

• mAh — スマートフォン、タブレット、イヤホン
• Ah — ノートパソコン、電動工具、自動車バッテリー
• kAh — 電気自動車、産業用UPS
• Wh — エネルギー容量（電圧に依存）

電気素量（e）は物理学における基本単位です。化学におけるファラデー定数。古い教科書に出てくるCGS単位（スタットクーロン、アブクーロン）。

• e = 1.602×10⁻¹⁹ C（電気素量）
• F = 96,485 C（ファラデー定数）
• 1 statC ≈ 3.34×10⁻¹⁰ C（ESU）
• 1 abC = 10 C（EMU）

すべての電荷は電気素量eの整数倍に量子化されています。1.5個の電子を持つことはできません。クォークは分数電荷（⅓e、⅔e）を持ちますが、単独で存在することはありません。

• 最小の自由電荷: 1e = 1.602×10⁻¹⁹ C
• 電子: -1e、陽子: +1e
• すべての物体はN×eの電荷を持つ（Nは整数）
• ミリカン油滴実験が量子化を証明（1909）

1モルの電子は96,485 Cの電荷を運びます。これはファラデー定数（F）と呼ばれます。電気化学とバッテリー化学の基礎です。

• F = 96,485.33212 C/mol（CODATA 2018）
• 1モルのe⁻ = 6.022×10²³個の電子
• 電気分解の計算に使用される
• 電荷を化学反応に関連付ける

電荷間の力: F = k(q₁q₂/r²)。同じ種類の電荷は反発し、異なる種類の電荷は引き合います。自然界の基本力。すべての化学と電子工学を説明します。

• k = 8.99×10⁹ N·m²/C²
• F ∝ q₁q₂（電荷の積）
• F ∝ 1/r²（逆二乗の法則）
• 原子構造、結合を説明

すべてのバッテリー駆動デバイスには容量定格があります。スマートフォン: 2500-5000 mAh。ノートパソコン: 40-100 Wh。モバイルバッテリー: 10,000-30,000 mAh。

• iPhone 15: ~3,349 mAh @ 3.85V ≈ 13 Wh
• MacBook Pro: ~100 Wh（航空会社の制限）
• AirPods: ~500 mAh（合計）
• モバイルバッテリー: 20,000 mAh @ 3.7V ≈ 74 Wh

EVバッテリーはkWh（エネルギー）で評価されますが、容量はパック電圧でのkAhです。テスラモデル3: 75 kWh @ 350V = 214 Ah。スマートフォンと比較して巨大です！

• テスラモデル3: 75 kWh（214 Ah @ 350V）
• 日産リーフ: 40 kWh（114 Ah @ 350V）
• EV充電: 50-350 kW DC急速充電
• 家庭用充電: ~7 kW（32A @ 220V）

電気めっき、電気分解、コンデンサバンク、UPSシステムはすべて大量の電荷移動を伴います。産業用UPS: 100 kAh以上の容量。スーパーキャパシタ: ファラド（C/V）。

• 電気めっき: 10-1000 Ahのプロセス
• 産業用UPS: 100 kAh以上のバックアップ
• スーパーキャパシタ: 3000 F = 3000 C/V
• 落雷: 一般的に約15 C

mAhに3.6を掛けてクーロンに変換します。1000 mAh = 3600 C。

• 1 mAh = 3.6 C（正確）
• 1 Ah = 3600 C
• 簡単: mAh × 3.6 → C
• 例: 3000 mAh = 10,800 C

mAhを約270で割ると、3.7Vのリチウムイオン電圧でのWhになります。

• Wh = mAh × V ÷ 1000
• 3.7V時: Wh ≈ mAh ÷ 270
• 3000 mAh @ 3.7V = 11.1 Wh
• エネルギーには電圧が重要です！

稼働時間（h） = バッテリー（mAh） ÷ 電流（mA）。300mAで3000mAh = 10時間。

• 稼働時間 = 容量 ÷ 電流
• 3000 mAh ÷ 300 mA = 10時間
• 電流が大きいほど稼働時間は短い
• 効率損失: 80-90%を想定

3500 mAhのバッテリー。アプリが350 mAを使用。電池切れになるまでの時間は？

稼働時間 = 容量 ÷ 電流 = 3500 ÷ 350 = 10時間（理想的）。実際には: 約8-9時間（効率損失）。

20,000 mAhのモバイルバッテリー。3,000 mAhのスマートフォンを充電。何回フル充電できるか？

効率（約80%）を考慮: 20,000 × 0.8 = 16,000（実効）。16,000 ÷ 3,000 = 5.3回充電。

1モルの銅（Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）を析出させる。何クーロン必要か？

1モルのCuあたり2モルのe⁻。2 × F = 2 × 96,485 = 192,970 C ≈ 53.6 Ah。

あなたの体には~10²⁸個の陽子とほぼ同数の電子があります。もし電子の0.01%を失ったら、10⁹ニュートンの反発力を感じるでしょう — ビルを破壊するのに十分な力です！

落雷: 約15 Cの電荷しかありませんが、10億ボルトです！エネルギー = Q×Vなので、15 C × 10⁹ V = 15 GJ。これは4.2 MWh — あなたの家を数ヶ月間動かすことができます！

古典的な科学デモは数百万ボルトの電荷を蓄積します。総電荷は？たったの~10 µC。衝撃的ですが安全です — 低電流。電圧 ≠ 危険、電流が人を殺します。

自動車のバッテリー: 60 Ah = 216,000 C、数時間かけて放出。スーパーキャパシタ: 3000 F = 3000 C/V、数秒で放出。エネルギー密度 vs. 出力密度。

1909年: ミリカンは帯電した油滴が落下するのを観察して電気素量を測定しました。彼はe = 1.592×10⁻¹⁹ C（現代: 1.602）を発見しました。1923年にノーベル賞を受賞しました。

電子電荷の量子化は非常に正確で、抵抗の標準を定義するために使用されます。精度: 10⁹分の1。2019年以降、すべての単位は基本定数によって定義されています。

mAhは電荷（電子の数）を測定します。Whはエネルギー（電荷×電圧）を測定します。異なる電圧で同じmAhでもエネルギーは異なります。異なる電圧のバッテリーを比較するにはWhを使用してください。Wh = mAh × V ÷ 1000。

定格容量は公称値であり、利用可能容量ではありません。リチウムイオンは4.2V（満充電）から3.0V（空）まで放電しますが、20%で停止することで寿命を保ちます。変換損失、熱、経年劣化が実効容量を減少させます。定格の80-90%を期待してください。

単なる容量の比率ではありません。20,000 mAhのモバイルバッテリーは約70-80%の効率です（電圧変換、熱）。実効容量: 16,000 mAh。3,000 mAhのスマートフォンに対して: 16,000 ÷ 3,000 ≈ 5回充電。実際には4-5回です。

電気素量（e = 1.602×10⁻¹⁹ C）は1個の陽子または電子の電荷です。すべての電荷はeの整数倍に量子化されています。量子力学の基礎であり、微細構造定数を定義します。2019年以降、eは定義により正確です。

はい！負の電荷は電子の過剰を意味し、正の電荷は不足を意味します。総電荷は代数的です（相殺可能）。電子: -e。陽子: +e。物体は通常、ほぼ中性です（+と-が等しい）。同じ種類の電荷は反発し、異なる種類の電荷は引き合います。

リチウムイオン: 化学反応が電極材料を徐々に劣化させます。各充電サイクルは小さな不可逆的な変化を引き起こします。過放電（<20%）、高温、急速充電は経年劣化を加速させます。現代のバッテリーは500-1000サイクルで80%の容量になります。