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過剰電子計算機

教科書の値1.6 × 10⁻¹⁹クーロンを使うと、−3.2 × 10⁻¹⁸クーロンの電荷は電子20個分の余りに当たります。全電荷と電気素量を入力すると、符号つきの電子の数が分かります。ブラウザで無料で使えます。

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計算例

入力した場合

電荷: -0
素電荷: 0

結果

電子数: -20

日常の物体の正味電荷は連続流体ではなく、電気素量の整数個であり、多くは表面に乗った余剰電子か、奪われた電子です。この過剰電子計算機は物体の総電荷 Q をクーロンで、電気素量 e をクーロンで受け取り、電子数 n = Q / e を返します。学生、静電気実験室、解説文、自動化スクリプトは、そのクーロン値が何個の電子かを宿題・記事・パイプラインで食い違わせないよう、同じ閉形式の商を必要とします。ゼロの電気素量も商が未定義になるため同様です。電荷ゼロは個数ゼロです。

n = Q / e の意味と個数の符号の読み方

巨視的な電荷は電気素量の単位で量子化されています。各電子は同じ電荷の大きさを持ち、2019 年の再定義以来 SI では正確に 1.602176634 かける 10 のマイナス 19 乗クーロンです。

実験室試料がマイナス 3.2 かける 10 のマイナス 18 乗クーロンと報告すれば、教室の丸めた値 1.6 かける 10 のマイナス 19 乗を使うとき、中性からその単位で 20 個分だけ離れています。恒等式 n が Q を e で割ったもの、それが計算のすべてです。幾何もクーロン定数も表面積補正も移動度モデルもありません。

教科書ごとに変わるのは e の丸めだけなので、この能力は単一定数を焼き込まず電気素量を入力として受け取ります。計量的な個数が欲しいときは正確な SI 値を渡し、その丸め数字をまだ印刷する高校ワークシートに合わせるときは 1.6e-19 を渡します。商には符号があります。正の e では、負に帯電した物体は負の電子数になり、物体上の過剰電子として読みます。

正に帯電した物体は正の個数になり、電子不足として読みます。電子自身の符号付き電荷、つまり負の e を渡すと、同じ負の物体電荷は余剰電子の正の個数になります。その呼び出しで Q と e が同じ符号規約を共有する限り、どちらの流儀も一貫します。

エンジンはマイクロクーロン、ナノクーロン、ピコクーロンを換算しません。n を純粋な電子数にするには、両方の入力を SI クーロンのままにしてください。

入力契約、単位、電荷が有限でないときの扱い

NaN と正負の Infinity も含まれます。総電荷は有限でなければならず、同じ有限数の規則が e にも適用されます。電気素量は非ゼロでもなければなりません。

除数が消えると n = Q / e は未定義だからです。ゼロの e は無限個として返すのではなく拒否されます。単位は SI のままにしてください。

問題がマイクロクーロンで電荷を述べているなら、呼び出す前に 1e-6 を掛けてください。エンジンは接頭語を換算しません。Infinity に溢れる極端に大きな商は、非有限の電子数として返すのではなく拒否されます。

活用例

教室の静電気の宿題

学習者にクーロンの正味電荷と教科書の電気素量を送らせ、電荷が有限でないときは明確な誤りを含め、ワークシートと照合して n = Q/e を確認させます。

帯電試料の実験ノート

ファラデーカップ、電位計、Van de Graaff 演示で測ったクーロン値を、SI 接頭語を手で混ぜずに電子数へ換算します。

試験生成と LMS 自動採点

有限でない電荷を拒否し、ゼロの電気素量から個数を捏造しない決定的な基準で、過剰電子の設問を採点します。

よくある質問

総電荷が有限数でないとどうなりますか？

電荷は有限数でなければなりません。NaN と正負の Infinity は拒否され、課金されません。欠落した電荷も同様に拒否されます。

電気素量はどの値を使うべきですか？

2019 年の正確な SI 定数には 1.602176634e-19 C を、丸めた教室ワークシートに合わせるには 1.6e-19 C を使います。符号付きの電子電荷（負の e）は受け付けます。Q と e を一貫した符号規約に保ってください。

電子数が負になり得るのはなぜですか？

正の e では、物体が負に帯電しているとき n = Q/e は負になり、過剰電子として読みます。負の Q に対して正の個数が欲しいときは、負の e（電子自身の電荷）を渡してください。

マイクロクーロンやナノクーロンで分かっている電荷はどう入力しますか？

先にクーロンに直してください。たとえばマイクロクーロンなら10⁻⁶を掛けます。この計算は接頭語を換算しないため、2つの電荷をどちらもクーロンで入れると、結果がそのまま電子の数になります。

電子の電荷をマイナスの値で入力するとどうなりますか？

そのまま使えます。電気素量をマイナスにすると、マイナスに帯電した物体の結果はプラスになり、そのまま余分な電子の数として読めます。2つの電荷の符号の決め方がそろっていれば、どちらの方法でもかまいません。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/excess-electrons

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/excess-electrons \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"charge":-3.2e-18,"elementary_charge":1.6e-19}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/excess-electrons", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "charge": -3.2e-18,
    "elementary_charge": 1.6e-19
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/phys/excess-electrons",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "charge": -3.2e-18,
    "elementary_charge": 1.6e-19
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/excess-electrons", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"charge":-3.2e-18,"elementary_charge":1.6e-19}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"charge":-3.2e-18,"elementary_charge":1.6e-19}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/excess-electrons", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "charge": -3.2e-18,
  "elementary_charge": 1.6e-19
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.excess_electrons",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

有限数でない総電荷は invalid_input で拒否されます。成功した API 呼び出しは $0.002、検証失敗は課金されません。

入力契約、単位、電荷が有限でないときの扱い

必須フィールド二つを含む JSON 本体を POST してください。フィールド charge はクーロン単位の物体の正味電荷 Q です。実験ノートや表の書き出しがキー名を変えずに対応できるよう、別名 Q、total_charge、q を受け付けます。フィールド elementary_charge はクーロンの除数 e です。別名 e と e_charge を受け付けます。各値は JSON の数でも -3.2e-18 や 1.602176634e-19 のような数値文字列でも構いません。欠落フィールド、空文字、有限数でないトークンはフィールド名付きの invalid_input で失敗し、課金されません。電荷ゼロは許され、中性物体の一貫した極限として electron_count ゼロを返します。

過剰電子計算機が役立つ場面と料金

教室や学習支援は過剰電子計算機を使い、学習者がエルダー髄の球、Van de Graaff のドーム、問題に与えられたミリクーロン試料の上に何個の余剰電子があるかを、e の桁を落とさずマイクロクーロンとクーロンを混ぜずに確認できるようにします。試験生成と LMS プラグインは、有限でない総電荷を黙って NaN として返すのではなく拒否する決定的な基準を必要とします。欠陥のある採点が成功と誤認しないためです。測定したクーロン値を記録し対応する電子数が欲しい静電気実験ノートは、一行の商のために数式処理系を持ち込む代わりに小さな parse ステップを呼びます。検証失敗は残高を消費しません。実装は純粋な tier A の parse なので、成功した呼び出しは公表の基本料金 $0.002 で、モデルトークンも外向きネットワークもありません。机上の一つの電荷にはページ上の道具を、採点、CMS プラグイン、データパイプラインが KIT 残高のもとで同じ契約を必要とするときは API をご利用ください。電流、ファラデー電解の質量、ドリフト速度の問題を送ってこのエンドポイントが答えることを期待しないでください。それらは別の検索意図であり、別の道具です。返った electron_count をテストに固定し、リクエストを小さく保てば、宿題、解説、エッジワーカー向けに再現可能な電子数が得られ、独自の記号数学基盤を立てる必要はありません。

技術的な質問

電荷から過剰電子の個数をどう計算しますか。

有限の総電荷 Q をクーロンで charge（別名 Q、total_charge、q）として送り、非ゼロの有限な電気素量 e を elementary_charge（別名 e、e_charge）として送ってください。API は電子数 n = Q / e を返します。

過剰電子計算機の料金はいくらですか。

ブラウザの道具は無料です。API 要求は成功した呼び出しごとに $0.002 の前払い KIT 残高を使います。無効な入力は課金されません。

KITの完全なドキュメントを見る →

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計算例

n = Q / e の意味と個数の符号の読み方

入力契約、単位、電荷が有限でないときの扱い

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教室の静電気の宿題

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関連ツール

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エンドポイント

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リクエスト例

レスポンス例

料金

エラー

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入力契約、単位、電荷が有限でないときの扱い

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