(自作の電気回路)
どうも、白滝です。
電磁気学は、電気・磁気という目に見えないものを扱います。
目に見えないものを計算して、結果を出す。
物理学とは基本そういうものですが、
電磁気って、
力学や波動よりも見えないんですなー
力学は目に見える物体を扱う。
波動も
目に見える粒子の振動を扱っている。
(波とは「媒質の振動」ですから)
一方で、
電気・磁気は
目に見えない電荷・磁荷というものを扱います。
だから、見えないものを見るために「名前」が付けられるんだ(とくに電磁気)
目に見えない電気というもの、磁気というものを見るために、名前が付けられました。
なのに、そのお名前すら、高校ではちゃんと教えられません。
ここが、高校生の舐められポイント1ですね。
あなたが電磁気学に
ん????!?わからん??!?
となる理由。
用語がちゃんと教えられないからです。
どういう理屈で、その名前が付いたのか?
その物理用語は、
何を指していてどんな単位で表されるのか?
前回の話で言えば、
用語・単位・その意味
これっすね
学問って用語で整理されるのに、その用語を教えないって・・・ww
と笑えるくらい、ヤバいこと。
やってますよ?教授さん、そこの先生たち。
なんで用語をちゃんとまとめて、整理して教えないのですか?
なんでそんな異常なことをされるのですか?
勉強とは、用語を整理する過程です。
頭の中の用語が整理されて、ちゃんと関連づけられて、説明できるようになるから「わかる」のです。
understand?
ということで、
電磁気学においては、
用語がわかってない
という高校生が多すぎます。
えっ、やば
まあ、だって、ちゃんと教えないんですもの。
教科書で、なんかバラバラに出てくる。
用語がピッピッピッって
バーラバラ
用語があちこちに書いてあって、整理されてないのです。
(なんでそれが教科書なのか?)
ネットで探しても、表で整理されているのは
大学レベルの電磁気だけです。
高校レベルでは、
先生も整理して教えてくれないし、
教科書にも書いてないし、
たぶん塾や予備校講師も教えてくれないはず。
用語・単位・その意味
逆に言えば、これさえ制してしまえば勝ち。
勝てますよ、この受験戦争。
用語を整理すれば、電磁気は6割終わります。
用語をちゃんと整理すること。
ホントはね
これが電磁気で1番大事なことなんだ。
だって、みーんなわかってないもの。
整理してないもの。
用語を整理すれば、電磁気は6割終わりです。
そして勝てます
なぜなら、問題が解けるから。
問題文の用語がわかる
↓
問題文から「どう解けばいいのか」を教えてもらえる
↓
その通りに解く(計算!)
ってことですね。
電磁気ができない人って、
用語を曖昧に、てきとーに覚えるから解けないんだなあ・・・
(難関大の先の人たち(大学生、大学院生、社会人)は「ことば」を正確に扱います、正しい言葉を使っているか常に気にします。この意味わかる?)
まあ、難関大が求めているのはそういうことです
(専門)用語を正しく覚えて、慎重に正しく使える
人材ってやつですね。
ほら、用語を整理してちゃんと教えるってこういうことです。
では、ちゃーんと教えます。
目を見開いて、聞いてね?
ね?
電気と磁気は同じなんだ。
用語と単位をよーく見てみて。
電場[N/C,V/m]
磁場[N/Wb,A/m]
電束、電荷量[C]
磁束、磁気量[Wb]
電束密度[C/m2]
磁束密度[Wb/m2,T]
誘電率[F/m]
透磁率[H/m]
電気容量[F]
インダクタンス[H]
(高校で使う値と単位のみに絞った)
・・・・・・
ね、わかるかい?
電気と磁気で出てくる単位は、同じ形をしているんだ。
このヤベーことに気づいただけで、1億円の価値がある。
(電気と磁気はモノは違うけれど、同じなんだ。定義が、見方が)
ええ。
ここからは、単位をぜーんぶ解説していく。
どこにも載ってないが、当たり前の情報。
電磁気の本質に迫る情報。
ついてこいよ?
脳がハジけ飛ぶからな!?
↓
↓
電場[N/C,V/m]と磁場[N/Wb,A/m]
電場と磁場は重力加速度(重力場)gと同じ。
重力場g[N/kg,m/s2]:1[kg]当たりにかかる力の大きさ
電場E[N/C,V/m]:1[C]当たりにかかる力の大きさ
磁場H[N/Wb,A/m]:1[Wb]当たりにかかる力の大きさ
ね?
ちゃんと揃えてあるでしょ?
だから、電束(電荷量)と磁束(磁荷量)は質量mと同じ。
質量 m[kg]
電束、電荷量 Q[C]
磁束、磁気量 Φ,m[Wb]
電束・磁束というのは、向きをもった線の束のこと。
電荷量Qをもつ=電束Qが出せる、つまり、電束(→)をQだけ出す能力がある物体という意味。
磁気量mをもつ=磁束mが出せる、つまり、磁束(→)をmだけ出す能力がある物体という意味。
これ、意外と大事。
重力は線で考えないけど、
電磁力では見えない力を線で考えるからね。
電荷量と電束は同じ。
磁気量と磁束は同じ。
質量と電荷量(電束)と磁荷量(磁束)は、扱いが同じ。
電束密度[C/m2]と磁束密度[Wb/m2,T]
これらは、その密度のこと。
単位面積あたりを通り抜ける電束、磁束のこと。
見えない力を「線の密度」で捉えるのが電磁力だね。
誘電率[F/m]と透磁率[H/m]
誘電率、透磁率は線が通る「場」の定数。(係数)
これらを場(電場E,磁場H)にかけてあげると、電束密度,磁束密度になる。
電束密度D = 誘電率ε × 電場E
磁束密度B = 透磁率μ × 磁場H
そういう定数だと覚えておけばOK。
(詳しい意味は、大学レベルだから聞かないで。線が通る「場」の定数なのだよ。)
電気容量[F]とインダクタンス[H]
じゃあ、これらは?
電気容量は、どれだけの電荷を溜められるかということですよね?
インダクタンスは、、、、
うーん。
インダクタンスが難しい。
でも、蓄えられるエネルギーの話なら同じなんだ。
コンデンサに蓄えられる静電エネルギー
1/2 CV2
コイルに蓄えられる磁気エネルギー
1/2 LI2
ね?
同じでしょう。
1/2 CV2と、1/2 LI2。
エネルギーとして見れば、形が同じ。
電気容量 C[F]
インダクタンス L[H]
は、
コンデンサ・コイルにどれだけエネルギーを蓄えられるか?の指標なのです。