電磁気学入門



データ

著者 翻訳者 作品の分類 ページ数
山田弘明 物理学 226

書籍サイズ 定価(税込) ISBN
A5 2,640 978-4-86420-243-5




概要
新潟大学工学部の2、3年生を対象に行った講義「基礎物理工学(電磁気学)」を基に加筆整理した一冊。電磁気学における基礎の習得と、物理学の学習・研究に必要な思考法・発想法の習得を目的としている。

電磁気学は理工学の土台の中心のひとつであり、原子・分子や原子核の内部といった超極微の世界や万有引力などの力以外では、自然界の物質の性質や変化・反応を司る力は電磁気力が起源である。つまり、量子力学の効果を除く化学が主なテーマとする原子・分子レベルの諸現象も、すべて電気磁気相互作用のみから説明されるとさえ言える。多くの物理学者が関わりながら構築してきた電気・磁気相互作用の基礎を修得しながら、「当たり前のことを疑う」という物理学の精神を学ぶ。そして、公式を記憶し数値を代入し計算することが物理学ではない、ということを学ぶ。


目次
第1章 序

 1.1 電磁気学小史
 1.2 摩擦電気、帯電列
 1.3 電荷
 1.4 4つの力
 1.5 科学と技術についての注意
 1.6 物理学の要請
 1.7 本書で多用する数学の公式・定理

第2章 電荷とクーロンの法則

 2.1 電荷保存の法則
 2.2 クーロンの法則
 2.3 電場
 2.4 電気力線
 2.5 電位と電位差
 2.6 イオン結合のエネルギー
 2.7 点電荷から電荷分布へ

第3章 電気双極子

 3.1 定義
 3.2 電気双極子(モーメント)の電場
 3.3 電気双極子(モーメント)の電位
 3.4 再び電気双極子の電場と電位
 3.5 外場中の電気双極子
 3.6 アーンショーの定理
 3.7 アーンショーの定理:磁場の場合
 3.8 多重極子

第4章 電荷分布とガウスの法則

 4.1 はじめに
 4.2 電荷分布とガウスの法則
 4.3 積分型ガウスの法則の応用例-その1-
 4.4 積分型ガウスの法則の応用例-その2-
 4.5 ガウスの法則の意味

第5章 導体とコンデンサ

 5.1 導体の安定状態
 5.2 電気容量とコンデンサ
 5.3 電場のエネルギー
 5.4 充電と放電
 5.5 誘電体と電気分極
 5.6 関連する現象

第6章 定常電流

 6.1 電流定義とオームの法則
 6.2 ジュールの法則
 6.3 電気抵抗の温度依存性
 6.4 ジュール熱最小原理
 6.5 再び電荷保存の法則

第7章 電流と静磁場

 7.1 磁石と地磁気
 7.2 アンペールの実験
 7.3 ビオ・サバールの法則
 7.4 ビオ・サバールの法則の応用例
 7.5 アンペールの法則
 7.6 ベクトルポテンシャル
 7.7 円環電流が作る磁場(磁気双極子)
 7.8 静電場と静磁場のまとめ

第8章 ローレンツ力による荷電粒子の運動

 8.1 ローレンツ力
 8.2 ホール効果

第9章 電場と磁場の絡み

 9.1 アンペールの法則の拡張と変位電流
 9.2 磁束
 9.3 ファラデーの電磁誘導の法則

第10章 マクスウェルの方程式

 10.1 マクスウェルの方程式
 10.2 電磁波
 10.3 ローレンツゲージ

付録A 数学的準備

 A.1 スカラー場とベクトル場の微分
 A.2 ベクトル場・スカラー場の積分
 A.3 多変数関数のテーラー展開

付録B 極座標系

付録C 比電荷の測定

 C.1 荷電粒子の運動
 C.2 ヘルムホルツコイルの磁場

付録D 素電荷の測定

付録E 電磁波と生体とエネルギー

 E.1 日常のエネルギー
 E.2 地球上の電気磁気エネルギー
 E.3 生体のエネルギー
 E.4 エネルギーの共鳴吸収
 E.5 環境との対応

付録F カシミール効果とゼータ関数

付録G 電力に関するアンケートクイズ

 G.1 アンケートクイズと結果
 G.2 その他

付録H 物質中のマクスウェル方程式

 H.1 誘電体の場合
 H.2 磁性体の場合
 H.3 物質中のマクスウェル方程式

付録I ヘルムホルツの定理

参考文献

索引


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