電磁気学

 電磁気学は電気や磁気について学問です。電気はパソコンや電灯など私たちの身の回りでなくてはならない存在です。また、電磁気学を身につけておくと、回路を設計したりできるのでとても便利です。電磁気学ではベクトルの微積分であるベクトル解析の知識が必要です。ベクトル解析についての知識がない人は勉強しておくといいでしょう。

金属内の電子

金属は電子回路をつくる際によく使います。 その代表例が導線ですよね。 鉄や銅などの金属は電気を通します。 ここでは、その仕組みについて考えてみましょう。

キルヒホッフの法則

 前回オームの法則を金属電子の簡単なモデルから導きました。ここでは、オームの法則を利用して、電子回路の計算をしてみましょう。でもその前に、キルヒホッフの法則を知る必要があるので説明します。

磁束密度

 これまで電場に限って話を進めてきました。しかし、電磁気学の名前からわかる通り、電場だけでなく磁場も議論し、電場と磁場の関係を記述しなければなりません。そこで、ここから磁場も導入し、磁場と電場の間の関係性を学んでいきます。

磁束密度が電流へ与える影響

 金属に電池をつなぐと、金属内の電子に流れができます。この電子の流れが電流でした。また、電流が流れているところに磁束密度が加わるとローレンツ力で電子は力を受けます。今回は、この電子が受ける力を計算します。

ビオ・サヴァールの法則

 電荷を持った質点が磁束密度のある場所を移動すると力を受けることを学びました。実は、電荷を持った質点が動くと磁束密度が生じます。電流を導線に流して方位磁針を置いたら向きが変わるといった実験をやりませんでしたか?この実験で起きた現象を記述するのが今回の内容です。

アンペールの法則

 ビオ・サヴァールの法則により、点電荷の動きから磁場を計算できるようになりました。今回は、ビオ・サヴァールの法則を用いて、電流が作り出す磁場を計算していきます。

アンペールの法則の一般化

 これまで電荷を移動させたときに磁場にどういう影響があるか調べました。次に、電場を変化させた際に、磁場がどのように変化するかについて考えます。

ファラデーの電磁誘導の法則

 これまで、電荷を動かすと電荷にかかる力や磁場にどのような影響をおよぼすかを、実験を通じ計測し定式化してきました。では、磁場を動かしたら、どうでしょうか?磁場を動かしてもこれまでの知識で現象をすべて説明できるのでしょうか?この答えはノーで、説明できない現象があります。ここではこの説明できない現象を理論的に説明できるように法則をあたらに付け加えます。

電磁気学のまとめとマクスウェル方程式

これまで学んだ電磁気学での法則を一度振り返ります。 電磁気学についてまとめてあるので、頭の整理に使ってみてください。