電気・電子・情報系の学科の大学学部生向け、通年4単位用の「電磁気学」の教科書です。学生が電圧、電流、電磁界、電磁力といった概念を十分理解できること、高校で十分に物理を学んでこなかった学生が多いなかで橋渡しとなるような記述を意識するとともに、電気エネルギーと電磁力の有効利用、情報信号の伝達手段としての電磁波が理解できるよう基礎を重視した解説となるようにまとめました。
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第1章 電荷と電界
第2章 電位
第3章 帯電導体と静電容量
第4章 誘電体と分極現象
第5章 静電界のエネルギーと力
第6章 電流
第7章 電流がつくる磁界
第8章 電磁力
第9章 磁性体と磁気回路
第10章 電磁誘導とインダクタンス
第11章 変位電流と電磁界
第12章 電磁波
第1章 電荷と電界
1.1 電荷
1 電荷とは
2 物質の電気的性質
3 電荷の保存性
4 帯電
1.2 クーロンの法則
1 クーロンの法則とは
2 重ね合わせの原理
1.3 電界
1 電界の定義
2 点電荷の作る電界
1.4 電気力線とガウスの法則
1 電気力線
2 電気力線の面密度と電界の強さ
3 電気力線に関するガウスの法則
4 電気力線の発散(ガウスの法則の微分形)
章末問題
第2章 電位
2.1 仕事
1 正の仕事
2 電荷を動かすための仕事
2.2 電位
1 電位の定義
2 等電位面と電気力線
3 電位の傾き
2.3 静電界の例−電界と電位−
1 一様に帯電した球
2 一様に帯電した無限円筒
2.4 ラプラス及びポアソンの方程式
2.5 電気双極子と電気2重層
1 電気双極子
2 電気2重層
章末問題
第3章 帯電導体と静電容量
3.1 静電誘導と導体系の性質
1 静電誘導
2 帯電した導体の性質
3 複数個の導体からなる導体系の性質
3.2 電位係数
1 電位係数の定義
2 電位係数の性質
3.3 容量係数と誘導係数
1 容量係数と誘導係数の定義
2 容量係数と誘導係数の性質
3.4 静電容量
1 孤立した帯電導体の静電容量
2 2つの帯電導体の静電容量
3 帯電した同心球導体の静電容量
3.5 キャパシタ
1 平行平板キャパシタ
2 円筒キャパシタ
3 実際のキャパシタ
章末問題
第4章 誘電体と分極現象
4.1 誘電体
1 誘電体中の電気双極子
2 誘電率
4.2 双極子モーメントと分極
4.3 電束密度と電束
4.4 誘電体を含むガウスの法則
4.5 誘電体の境界における条件
章末問題
第5章 静電界のエネルギーと力
5.1 導体系に蓄えられる静電エネルギーと導体に作用する力
1 導体系に蓄えられる静電エネルギー
2 導体に作用する力
5.2 誘電体に蓄えられる静電エネルギーと誘電体に作用する力
1 誘電体に蓄えられる静電エネルギー
2 誘電体に作用する力
5.3 静電界の解法
1 静電界を求める基本式
2 映像法
章末問題
第6章 電流
6.1 電流
1 電流と電流密度
2 金属導体中の電子の運動-伝導電流-
6.2 オームの法則と電気抵抗
1 オームの法則
2 抵抗率と導電率
3 一般化されたオームの法則
4 ジュール熱
6.3 定常電流
1 定常電流界と静電界との諸関係式の類似性
2 電流線の屈折
6.4 電気回路
1 電気回路 とは
2 集中定数回路
3 キルヒホッフの法則
章末問題
第7章 電流がつくる磁界
7.1 磁気
1 磁石と磁気
2 磁気に関するクーロンの法則
3 磁界の強さと磁力線
4 磁束と磁束密度
5 地球の磁気
6 磁気と電気の統一
7.2 直流電流が作る磁界
1 アンペアの右ねじの法則
2 磁界とは
3 直流電流が作る磁界
7.3 ビオ・サバ―ルの法則
1 ビオ・サバールの法則
2 磁界の発散
7.4 アンペアの周回積分の法則
1 アンペアの周回積分の法則
2 鎖交数
3 磁界の回転
7.5 ベクトルポテンシャル
1 ベクトルポテンシャル
2 ベクトルポテンシャルに含まれる任意関数
3 電流分布が与えられたときのベクトルポテンシャル
4 微小円形コイルに流れる電流が作る磁界と磁気モーメント
5 ベクトルポテンシャルとスカラポテンシャル
章末問題
第8章 電磁力
8.1 電磁力とローレンツ力
1 運動する荷電粒子に作用する力
2 一様な電界中の荷電粒子の運動
3 一様な磁界中の荷電粒子の運動
4 電界と磁界の中での荷電粒子の運動
5 ホール効果
8.2 磁界中の電流に働く力
1 電流素片に作用する力
2 ループ電流に作用する力
3 ループ電流に作用するトルク
4 軌道電子磁気モーメントの外部磁界による変化
5 線状電流間に作用する力
6 平行な無限長線状電流間に作用する力と電流の単位
章末問題
第9章 磁性体と磁気回路
9.1 磁性体の性質
1 原子の磁気モーメント
2 磁性体の種類
3 磁化電流
4 透磁率が異なる面での磁束の屈折
9.2 強磁性体
1 強磁性体の磁化
2 磁化特性−ヒステリシス曲線−
3 磁気エネルギーとヒステリシス損
9.3 磁気回路
1 磁気回路と電気回路
2 磁気回路の特徴と電気回路との相違点
3 磁気回路と電気回路の共存性
4 磁気回路の計算例
9.4 永久磁石と電磁石
1 永久磁石の磁化
2 減磁力
3 電磁石
章末問題
第10章 電磁誘導とインダクタンス
10.1 電磁誘導
1 ファラデーの電磁誘導の発見
2 電磁誘導の法則
3 コイルが静止して磁界を時間的に変化させたときの誘起電圧−変圧器起電力―
4 一様な磁界の中でコイルを変化させたときの誘起電圧−速度起電力―
5 コイルと磁界の両方を変化させたときの誘起電圧−変圧器起電力＋速度起電力−
6 変圧器
7 発電機
10.2 インダクタンス
1 自己インダクタンス
2 相互インダクタンス
3 相互インダクタンスの直接解法
4 自己インダクタンスと相互インダクタンスの関係
5 インダクタンスの接続
10.3 磁気エネルギーと磁性体に作用する力
1 インダクタンスと磁気エネルギー
2 磁性体のある回路に蓄えられる磁気エネルギー
3 磁性体に作用する力
10.4 うず電流
1 うず電流とうず電流損
2 鉄損
章末問題
第11章 変位電流と電磁界
11.1 変位電流と拡張したアンペアの法則
1 変位電流と拡張アンペアの法則
2 変位電流と伝導電流
11.2 マクスウエルの方程式と電磁波
1 マクスウエルの方程式
2 物質に関連する式
11.3 波動方程式―マクスウエル方程式の解法―
章末問題
第12章 電磁波
12.1 電磁波の基本性質
1 平面波と横波
2 電界と磁界の関係
12.2 誘電体および導体内の電磁波
1 自由空間の電磁波
2 誘電体内の電磁波
3 導体内の電磁波
12.3 電磁波が持つエネルギー―ポインティング・ベクトルー
12.4 電磁波の反射・透過
1 電磁波の境界条件
2 電磁波の反射と透過
12.5 電磁波の発生・放射と受信
1 電磁波の発生と放射
2 電磁波の受信
12.6 電磁波の伝送
1 伝送線
2 レッヘル線と同軸ケーブルによる伝送
3 導波管による伝送
4 光ファイバによる伝送
12.7 電磁波の種類と応用分野
1 電磁波の基本性質のまとめ
2 電磁波の種類と代表的な用途
章末問題
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