数式からわかる電磁気学

概 要

電気や磁気を学びたい。そう思って一般教養書を手にとっても「なぜ?」は解決せず、かといって専門書は数式がワンサカ出てきてうんざりしてしまう。そんな経験はありませんか? 本書は、電気や磁気に関する「なぜ?」を生徒と先生の対話を通して学びます。理解を手助けする図や注釈入りの数式によって、電気や磁気の仕組みがイメージでとらえられます。高校数学レベルからしっかり説明するので、初学者でも挫折せず読み進められます。

著者 山本健二
価格 本体1800円(税別)
ISBN 978-4-7980-4238-1
発売日 2014/12/26
判型 A5
色数 2色
ページ数 310
CD/DVD
ダウンロード
表紙イメージ
購入 アマゾンで購入する
楽天で購入する

※リンク先によっては、販売ページが用意されていないことがあります。あらかじめご了承ください。

新しいウィンドウで開く 書籍購入のご案内

サポート

サポート情報は以下からご参照下さい。

サポート情報へのリンク

目次

Chapter1 電流と電荷の基礎

1-01 この章の理解に必要な数学の基礎知識

ベクトル/ベクトルの内積/微分/積分

1-02 電気量の単位

電流の単位/電荷量の単位/電流

1-03 電磁気学の出発点(クーロンの法則)

2つの電荷の間にはクーロン力が働く

1-04 クーロン力は近接作用力

クーロン力は近接作用力

1-05 電荷に力を及ぼす空間の性質とは(電場)

電場の定義

1-06 2つの点電荷がつくる電場を求めてみよう

電場の計算

1-07 多数の電荷がつくる電場を求めてみよう

重ね合わせの原理

コラム 電気の語源は琥珀から

1-08 電場の様子を視覚的に表現すると(電気力線)

電気力線とは/電気力線の特徴

1-09 電磁気学の基本法則(ガウスの法則)

電荷と電場の間に成り立つ法則

1-10 負電荷である場合のガウスの法則

電気力線の本数は「負」となる

コラム ガラス電気と樹脂電気

1-11 電気的位置エネルギーとは何か(電位と電位差)

電場のなす仕事/電位と電位差

1-12 電位と電場の関係

電位と電場の関係

コラム 静電気時代の革命:ライデン瓶の発明

1-13 多数の点電荷による電位

多数の点電荷による電位

コラム 雷の本性は電気?

1-14 等電位線と電気力線はどのような関係にあるのか

等電位線とは/等電位線と電気力線との関係

1-15 導体を帯電体に近付ける(静電誘導)

静電誘導

コラム 正電気と負電気の発見

1-16 正負の電荷が分かれる(誘電分極)

誘電分極

コラム 静電気時代から動電気時代へ

1-17 電気力線を束ねると(電束線と電束密度)

電束線

1-18 2枚の金属極板間を誘電体で満たせばコンデンサー

コンデンサー

コラム 引力と斥力の発見

1-19 コンデンサーに蓄えられる静電エネルギー

静電エネルギー

コラム ボルタ電池の発明

1-20 コンデンサーをつなぐ

並列につないだコンデンサー/直列につないだコンデンサー

コラム 電流の磁気作用の発見

1-21 コンデンサーに導体を挿入する

導体を挿入したコンデンサーの電気容量

1-22 コンデンサーに誘電体を挿入する

誘電体を挿入したコンデンサーの電気容量

Chapter2 直流回路

2-01 この章の理解に必要な数学の基礎知識

微分方程式/微分方程式の解き方

2-02 加えた電圧に比例する電流(オームの法則)

オームの法則

2-03 抵抗を連結する

抵抗を直列につなぐ/抵抗を並列につなぐ

コラム 電磁石の発明

2-04 起電力と電池の仕組み(電池は電流を流すポンプ)

起電力/電池の仕組み

2-05 電池は内部抵抗を持っている

端子電圧と起電力

2-06 回路を流れる電流には法則がある(キルヒホッフの第1法則)

キルヒホッフの第1法則

コラム オームの法則の発見

2-07 回路を流れる電流には法則がある(キルヒホッフの第2法則)

キルヒホッフの第2法則

2-08 電流が流れるとなぜ発熱するのか

ジュール熱

2-09 電気は仕事をする(電力量)

電力量

2-10 コンデンサーを充電する(コンデンサーの過渡現象)

コンデンサーの充電(過渡現象)

2-11 コンデンサーを放電する

コンデンサーの放電

2-12 コイルに直流を流す(コイルの過渡現象)

コイルの過渡現象

コラム 電磁誘導現象の発見

コラム オームの法則をミクロな観点から再考する

Chapter3 電流と磁場の基礎

3-01 この章の理解に必要な数学の基礎知識

ベクトルの外積

コラム 自己誘導現象の第一発見者はヘンリー

3-02 磁気についてのクーロンの法則

磁気の特徴/磁力に関するクーロンの法則

3-03 磁気的な力の場を磁場という

磁場と磁力線/磁力線の特徴

3-04 磁気双極子のつくる磁場を求める

磁気双極子のつくる磁場

3-05 磁位と磁場の関係

磁位と磁場の関係

3-06 磁場にもガウスの法則がある

ガウスの法則

3-07 磁場の強弱は磁束密度で表される

磁束密度

3-08 磁石の強さは磁気モーメントで決まる

磁気モーメント

3-09 電流と磁場の関係

電流と磁場の関係

3-10 電流と磁場の間の法則(アンペールの法則)

アンペールの右ネジの法則

3-11 磁場の計算で活躍する法則(ビオ・サバールの法則)

ビオ・サバールの法則

コラム 「場」の概念の萌芽

3-12 円電流のつくる磁場

円電流のつくる磁場

3-13 ソレノイドがつくる磁場はどんな磁場

ソレノイドがつくる磁場

コラム 磁性体の種類と仕組み

Chapter4 電流と磁場の間に働く力(電磁力)

4-01 電流が流れる導体に作用する電磁力

フレミングの左手の法則

4-02 平行な直線電流の間には力が働く

平行な直線電流の間に働く力

コラム 無線通信時代の幕開け

4-03 荷電粒子は電磁場から力を受ける(ローレンツ力)

ローレンツ力

コラム 電磁波の特徴

Chapter5 電磁誘導

5-01 起電力を生み出すローレンツ力

誘導起電力とフレミングの右手の法則

5-02 コイル内の磁束が変化すると電流が流れる

ファラデーの電磁誘導の法則

5-03 2つのコイルの連携(相互誘導)

相互誘導

コラム ジュールの法則の発見

コラム 世界最初の発電機

5-04 コイルの自己誘導現象

自己誘導

5-05 コイルに蓄えられるエネルギー

コイルに蓄えられるエネルギー

Chapter6 交流の働き

6-01 この章の理解に必要な数学の基礎知識

複素数について/複素数のベクトル表示/複素ベクトルの交流への応用

コラム マクスウェルの予言

6-02 交流とは

周波数、周期、位相について

6-03 交流はどのようにしてつくられるのか

正弦波交流

6-04 交流の大きさ

平均値/実効値

6-05 コイルに交流を流す

コイルに流れる交流電流

6-06 コイルは電力を消費しない

コイルの消費電力

6-07 コンデンサーは交流を流す

コンデンサーに流れる交流電流/コンデンサーの消費電力

コラム ヘルツの電磁波の実証実験

6-08 交流の電気抵抗・インピーダンス

インピーダンス

6-09 抵抗、コイル直列回路のインピーダンス

RL直列回路のインピーダンス

6-10 抵抗、コンデンサー直列回路のインピーダンス

RC直列回路のインピーダンス

コラム ヘルツの真理へのこだわり

6-11 コイル、コンデンサー直列回路インピーダンス

LC直列回路のインピーダンス

6-12 抵抗、コイル、コンデンサー直列回路インピーダンス

RLC直列回路のインピーダンス

6-13 抵抗、コイル並列回路インピーダンス

RL並列回路のインピーダンス

6-14 抵抗・コンデンサー並列回路インピーダンス

RC並列回路のインピーダンス

6-15 抵抗・コイル・コンデンサー並列回路のインピーダンス

RLC並列回路のインピーダンス

6-16 コンデンサーとコイルの間を往復する電流(電気振動)

電気振動

6-17 流れる電流が最大となる(直列共振回路)

直列共振回路と共振周波数

6-18 流れる電流が最小となる(並列共振回路)

並列共振回路と共振周波数

コラム 電磁波は偏光

Chapter7 電磁波の振舞い

7-01 電磁波とは

電磁波とは/電磁波の発生メカニズム

7-02 電磁気学の法則を統合したマクスウェル方程式

電磁気学の法則のまとめ/マクスウェル方程式/マクスウェル方程式の中身

PR

秀和システム