高校物理からはじめる工学部の物理学

$1820$ 年、エルステッドは導線に電流を流すと、磁石が動画のように振れることを発見しました。 この結果から電流の周囲には磁場が形成されることが分かりました。アンペールはこの結果に対して理論的な考察を行い、以下のアンペールの法則を導きまし...

電気と似た性質を持つ物理学の対象として磁気があります。磁気を持つものは身近に存在しおり、理科の授業でおなじみの棒磁石やU字型磁石はもちろんのこと、家電製品や電気自動車、果ては地球や太陽も磁気を帯びています。 さて、磁気にも電気と同様、物体ご...

今回は電気回路を解く際に重宝するキルヒホッフの法則について説明します。さて、キルヒホッフの法則は次のように述べられる法則です。(※伝熱工学で登場するキルヒホッフの法則はこちらで説明しています) キルヒホッフの法則とは？ キルヒホッフの第一法...

電流が単位時間当たりに行う仕事のことを電力と呼びます。なお、電力は次のように与えられます。 電力とは？ 電流が単位時間当たりに行う仕事を電力と呼ぶ。電力 $P$ は次のように表される。 \begin{split}P=IV=I^2R=\ff{...

今回はクーロンの法則に並んで電磁気学の最も基本な法則である、オームの法則について説明します。結論から示すと、オームの法則は次のように説明されます。 オームの法則とは？ 電気回路に流れる電流 $I$ と電池（直流電源）の電圧（＝電位差）$V$...

電流は確かに有用な物理量ではありますが、電磁気学では電流をより扱いやすくした電流密度というものを用います。なお、電流密度は次のように定義される物理量です。 電流密度とは？ 単位時間当たり、単位断面積を通過する電気量を電流密度 $\B{j}$...

今までは、静電気の形成する電場やそれらの性質について説明してきました。今回からは移動する電気つまり、動電気の性質について考えていきます。 動電気の中で最初に定義されるのは、電流という物理量です。電流は次のように定義される物理量です。 電流と...

質量に最小量が存在するかは現時点では判明していませんが、電気量については最小量が存在することが知られています。 電気量の最小量のことを電荷素量と呼び、基本的には $e$ で表します。なお、一個の電子または陽子が持つ電気量の大きさは電荷素量と...

誘電率の異なる誘電体の境界を電場(または電束密度)が通過するとき、光と同様に電場(または電束密度)は屈折します。 これは、電場の屈折と呼ばれる現象であり、具体的には以下の関係として与えられます。 電場(または電束密度)の屈折の法則 二つの誘...

誘電体が存在すると誘電分極により、誘電体内部の電場の大きさが変化します。このような現象が起きるため、ガウスの法則を単純に適用できない問題があります。 このように誘電体も含む一般の状況に対しては、電場の代わりに次のように定義される電束密度とい...