物理・計測 の計算機一覧

周波数・周期・波長・電磁波といった「物理・計測」の値は、単位の取り違えや桁のずれが起きやすい分野です。たとえば周波数はHz・kHz・MHz・GHzと桁が大きく動き、ひと桁間違えるだけで結果が大きく変わります。このページの計算機は、入力した値を複数の単位へ同時に換算し、変換ミスを防ぎながら結果を確認できるように作っています。

電子回路・基板設計・無線アンテナなど、実務に近い場面を想定しています。共振周波数から周期を求めたり、Wi-Fiや5Gの周波数から波長やアンテナ長を割り出したり、基板や媒質の中での波長・反射率を調べたり——いずれも公式は単純でも、媒質や速度の条件で答えが変わります。任意の速度・媒質を指定できる計算機も用意しています。

物理の計算は、関係式さえ分かれば複数の値のうち1つを逆算できるものが多くあります。周波数＝1÷周期、波長＝速度÷周波数といった基本式を内部で扱い、どちらの値からでも残りを求められる設計です。学習用の確認から、設計時の概算チェックまで幅広くお使いいただけます。

計算機の選び方は、知りたい量で決まります。「時間」と「回数」の換算なら周期⇔周波数 変換計算機（f＝1/T）、「長さ」を知りたいなら周波数⇔波長 変換計算機（λ＝v÷f）、「材料の中でどう振る舞うか」を知りたいなら電磁波 媒質特性計算機です。たとえば Wi-Fi 2.4 GHz のアンテナ寸法を考えるときは、まず波長計算機で真空中の波長 約12.5 cm と 1/4波長 約31 mm を出し、基板の中に作るなら媒質計算機で FR-4（比誘電率4.4）中の波長 約59.6 mm に縮むことを確かめる、という順番になります。電磁波の速度は SI で定義された真空中の光速 299,792,458 m/s を使っています。

よくある勘違いは三つあります。一つ目は単位の桁で、2.4 GHz を 2.4 MHz と入れると波長は1,000倍長く出ます。二つ目は媒質の取り違えで、超音波やスピーカーの計算に電磁波（光速）を使うと波長が約87万倍も大きくなります。三つ目は「真空中の波長をそのまま基板やケーブルに当てはめる」ことで、誘電体の中では速度が c÷√εr に落ちるため波長は短くなります。いずれも各計算機の同時換算表示や媒質の選択で防げます。

実務に近い場面では、日本の 5G が 3.6〜4.1 GHz・4.5〜4.6 GHz（Sub6）と 27.0〜29.5 GHz（ミリ波）に割り当てられていることから、3.7 GHz の波長 約8.1 cm と 28 GHz の波長 約1.07 cm を比べると、ミリ波のアンテナがいかに小さく、また障害物や雨に弱いかが数字で分かります。総務省の整理でも、波長が長い帯ほど回り込んで遠くへ届き、短い帯ほど直進性が強く大容量になる、と説明されています。シールドや高周波配線では表皮効果が効いてきます。銅の表皮厚みは 1 MHz で約65 μm、1 GHz で約2 μm、2.4 GHz で約1.3 μm と周波数の平方根に反比例して薄くなり、一般的な銅箔の厚みで GHz 帯はほぼ遮蔽できます。一方で鉄やニッケルのような磁性金属は比透磁率が大きく、計算機の μr＝1 の前提では表皮厚みが厚めに出るので、磁性材料の設計では補正が必要です。物理の計算機は「式は単純でも前提条件で答えが変わる」ことを意識して使うのがコツです。