電磁気はまず、全体を俯瞰すべき。
電場と磁場。
この２つがスタートにある。
ガウスの法則。アンペールの法則。
高校では、
ガウスの法則：E×S=Q/ε（計算してEを出す）
アンペールの法則：H=I/2πr、I/2r、nI（計算結果を覚える）
電場は２通り、だから電位も２通り。
力場を作る記号「電場E」「磁場H」の取り扱いは、「重力加速度g」と同じ。
gも本当は、一定の時と変化する時がある。（万有引力の法則=gの変化だとみなすと）
導体の性質を利用したのが、導線。
電場の性質を利用したのが、コンデンサ。
磁場の性質を利用したのが、コイル。
その３つで作られるのが、電気回路。
（抵抗とか、他にいろいろ部品があるけどね）
電池は「電位差」を一定にする装置。
電池は導線間の「電位差」を一定にする装置。
電池は導線Aと導線Bの「電位差」を一定にする装置。
電気的なエネルギー差。
だから、どこかを０として良い。
導体の性質
- 導体内の電場は０
- 繋がった導体はすべて等電位
- 正電荷、負電荷は表面に分布（電荷は反発し合うからね）
電池（電源）の性質
２つの導線間の「電位差」を常に一定にする（たとえ何が起ころうとも）
電流を流す装置じゃない、電位差を一定にし続ける装置なのだ
コンデンサの性質
- コンデンサにたまっている電荷Qと電極間の電位差Vは必ず「Q=CV」の式を満たす。
- 電気容量Cは、電極の面積Sと電極間の距離d、真空の誘電率ε0、比誘電率εrを用いて「C=εrε0 S/d」で決まる。
- 【過渡現象or交流】コンデンサに流れる電流は、かかる電圧に対して位相が+π/2。
コイルの性質
- N巻のコイルに生じる起電力（大きさ）は|V|=N |dφ/dt| [V]（向きは磁束の変化を妨げるように）
- これをコイル自身に流れる電流を使って表すように変形すると|V|=L |dI/dt| [V]（向きは電流の変化を妨げるように）
- これを隣のコイルに流れる電流を使って表すように変形すると|V|=M |dI/dt| [V]（向きは電流の変化を妨げるように）
- 【過渡現象or交流】コイルに流れる電流は、かかる電圧に対して位相が-π/2。
ジュール熱は、P=RI^2 [W] だけでいい
必要に応じて、V=RI
ダイオードは「場合分け」で解く
- 金属板（導体）や誘電体を挿入した場合、電気容量はその位置によらない（片側に詰められる）
- 途中までの挿入の場合、挿入した部分としてない部分で分けて考える
- コンデンサは無電荷→無限に電流を通す（抵抗０）、電荷MAX→電流を通さない（抵抗無限大）
- コイルON直後→電流を流さない（抵抗無限大）、やがて→無限に電流を通す（抵抗０）
ローレンツ力「F=qvB」：電荷qを持つ粒子１個にかかる力
↓
導線にかかる力「F=IBl（電流×磁束密度×導線の長さ）」：電子（電荷q=-eを持つ粒子）の「集合」にかかる力
１個の場合か、集合の場合か、という違い。
導線にかかる力「F=IBl」：電子が「導線の垂直方向」に移動する→導線が押される。
電圧「V=vBl」：電子が「導線と平行方向」に移動する→電子が流れる→電位差が生じる。
導線の中で、電子がどっちに移動するか？が違うだけ。
導線の中で、電子が導線方向に移動したら「V=vBl」電圧が発生するし、電子が導線の垂直方向に移動したら「F=IBl」導線が押されるってだけ。
【交流】
高校では基本的に、実効値で考える
→電圧と電流に実効値を適用すれば、あとは直流回路として計算できる
実効値=（最大値）/√2
コイルの抵抗→ωL [Ω]
コンデンサの抵抗→1/ωC [Ω]
ただ、直列・並列した場合は注意が必要
→交流の合成抵抗の公式がある
RLC直列回路の合成抵抗Z
Z=
RLC並列回路の合成抵抗Z
Z=
電力消費は抵抗のみ。コイルとコンデンサはジュール熱を出さない。
電気振動（回路のエネルギー保存）
1/2 CV^2 + 1/2 Li^2 = 一定
知識として知っておかなきゃならないものと、問題演習で身につけるべきものは違う。
知識と、その使い方という違い。
知識は知らなきゃ解けない。使い方は知らなくても解ける。
交流は実効値に直して、フツーに直流として計算するのが定石ですよね？
実効値（最大値に由来）←→時間変化式v(t),i(t)
それにかかっている電位差v(t)から、それに流れる電流i(t)がズレるだけ
【交流】
高校では基本的に、実効値で考える
→電圧と電流に実効値を適用すれば、あとは直流回路として計算できる
実効値=（最大値）/√2
コイルの抵抗→ωL [Ω]
コンデンサの抵抗→1/ωC [Ω]
ただ、直列・並列した場合は注意が必要
→交流の合成抵抗の公式がある
RLC直列回路の合成抵抗Z
Z=
RLC並列回路の合成抵抗Z
Z=
電力消費は抵抗のみ
コイルとコンデンサはジュール熱を出さない
実効値→時間変化式v(t),i(t)への戻し方
実効値→最大値に戻す（実効値×√2）
電圧の最大値VR,VC,VLから、
抵抗の電圧vR(t)=VRsin(t)
コンデンサの電圧vC(t)=VCsin(t)
コイルの電圧vL(t)=VLsin(t)
（各電圧は電源電圧v(t)=Vosin(t)と位相がズレないぜ！）
電流は、そのかかる電圧から位相がズレる（コンデンサとコイルのみ）
電流の最大値IR,IC,ILから、
抵抗の電流iR(t)=IRsin(t)
コンデンサの電流iC(t)=ICsin(t-π/2)
コイルの電流iL(t)=ILsin(t+π/2)
最大値と実効値は、実効値での計算から求めればいい
時間変化式v(t),i(t)に戻す時は、基本形（v(t)=Vsin(t)）とズレの仕組みを使えばいい
まずは言葉を覚えよう。
電気と磁気には、
電場[N/C,V/m] 磁場[N/Wb,A/m]
電束密度[C/m^2] 磁束密度[Wb/m^2,T]
電束、電荷量[C] 磁束、磁気量[Wb]
誘電率[F/m] 透磁率[H/m]
静電容量[F] インダクタンス[H]
という対応がある。
（高校で使う値と単位のみに絞った）
電荷量Q＝電荷の量Q、または電束（→）をQだけ出す能力がある物体という意味。
磁気量m＝磁気の量m、または磁束（→）をmだけ出す能力がある物体という意味。
電気力線の立ち位置は特殊。
電気力線はまた別の考え方で生まれたもの。単位は本。
目に見えない電気の力を「本数」で数えたい！
元から電荷量=電束（電荷を持った物体からは、目に見えない線が出ているという考え方）という考え方はあったが、本数ではなく数値の大小でしか見れなかった。
「電荷量Q＝電束（→）をQだけ出す能力がある」って説明がわかりづらいから、Qをεで割って「電気力線がQ/ε本出ている」と説明したもの。本数で数えたかったから作られた考え方。
磁気力線は存在しない。
磁束にΦ[Wb]を使い、磁気量にm[Wb]と記号を使い分けている。
空間中の磁束を表す時はΦを使い、物体がもつ磁束を出す能力（磁気量）を表す時にはmを使う。
導体棒が滑り落ちている回路で、
かかっている重力による力Fにフレミングを適用できない理由
→その力は磁場によるものではないから
力を電流に変換するのが、フレミングではない
「磁場中を移動する電荷が力を受ける」のがフレミングと右ねじ。
ローレンツ力が基礎にある
電荷の集まりが電流、だから電流が流れる導線（磁場中）に力がかかる
磁束の増減が電荷に力を与える
自由電荷があるのが導線、だから導線（磁場中）の電荷が動く→電流が流れる
右ねじの法則とフレミングは同じ話
どちらも３次元
磁場と電流（移動する電荷も電流）の関係性を表したもの
極板間にはたらく力はなぜ、1/2 QEになるのか？
注目物体の話
力を考えるときは、１つの物体に注目して考える。（それを前提に公式が作られている）
左側の極板に注目すると、
電場Eのうち「左側の極板が作っている分」を差し引いて考えなきゃいけない。
（自分が作った電場で自分に力はかからないでしょ？）
だから、左側の極板が感じる電場は1/2 E。
よって、極板間にはたらく力は、1/2 QEとなる。
極板間の電場Eってね、「極板間の電荷粒子が感じる電場」なのさ。
それを作っている極板では、別の話なのさ。
場というのは、場を作る側には作用しないのだ。
今回の電場Eを作っているのは、+Qの極板と-Qの電極だよね？
だから、１枚あたり1/2Eの電場を作っていることになる。
だって、極板２つで電場Eを作っているんだろ？だから、電場をつくている極板が１つがなら1/2 Eで合ってない？
片側の電極にとっては、電場をつくている極板は１つになる。
だって、自分が作った電場には影響されないもの。
ーーーーーーーー
場というのは、場を作っているもの自身には作用しない。
ーーーーーーーー
たとえば、
重力場gを作っている地球って、自分の作る重力場で下に落ちていくか？
（そもそも、下ってどちら？）
電荷Qをもつ粒子は、自分の作る電場Eでどこかに飛んでいくか？
いいや、違う。
地球は重力場gの影響を受けない。
電荷Qを持つ粒子は、自分の作る電場Eの影響を受けない。
場というのは、場の作り手には作用しないのだ。
電荷は電場を作る。
空間中にポツンと１つ電荷+qの粒子があったとする。
すると、E=k q/r^2 の電場を作るよね？
でも、その電荷自身はその電場に影響されないんだ。
自分で作った電場で、自分は力を受けない。
まずは、力場の話をしよう。
重力場
電場
磁場
高校ではこの３つを取り扱う。
場というのは、作り出した物体には影響しない
作り出した物体以外にはたらく
というのがルールだ
慣性場も同じ。
加速度を０にした物体には、慣性場は影響しない。
電池とは何か？がわかってないんじゃない？
もっと詳細に見える目を養うべき
電池とは、強制的に○(V)の電位差を作る装置
のこと。
12(V)の電池なら、
つないだところの「差」を必ず12(V)にする。
何があっても。
どんな状況でも。
同じ12(V)を作り続ける。
たとえばね、
こことここの電位差を必ず12(V)にするのが、電池。
アース、0Vとは
電気的な位置エネルギーだから、0は人が決める。
で、決めたのが「地面の電位」
地面の電位を0とした。
これは、増減をほぼしないからだ。
（地面はどこも同じ電位か、は別）
電位には基準が必要
電位差をかけるには「じゃあどこを0V（基準）とするのか」という問題がある
どこに対して15Vとしたいのか？
どこの導線内の電子の位置エネルギーに対して、どこの導線内の電子の位置エネルギーを15Vだけ大きなものにしたいのか？
全体でなく部分をみろっ！
回路の形ではなく、
電気回路は「導線」と「素子」でできている。
導線：電位を繋げる役割
素子：スイッチ、抵抗、コンデンサ、コイル、豆電球、ダイオード
スイッチ：電位を繋げる、電位を切り離す
抵抗：V=RI、P=VI=RI2[J/s(W)]。電気エネルギーを熱に変換して消費する役割。
コンデンサ：Q=CV、W=1/2 CV2。電子を吸収し、電気エネルギーを蓄える役割。
コイル：V=-L dI/dt、W=1/2 LI2。電流の変化を妨げ、電気エネルギーを蓄える役割。
豆電球：抵抗の実用版。抵抗値が電圧・電流で変化する。
ダイオード：電位の上下関係でオンオフするスイッチ。決められた「高い」「低い」だと電位を繋げて均一にし、逆だと切り離す。
1Vの電子１個がもっているエネルギー：1eV
電位は導線にあり！
1Vの導線にいる電子→全部1eV（電気素量e × 1V）のエネルギーをもつ
E = qV
なんと、あなたが「電圧」
電圧
電圧
電気の圧力
・・・・・・
だと思ってたものは、
エネルギー差
だったのです！
電気的なエネルギー差
それを作るのが電池で、
別に電池は電流を流すものではない。
という
電圧とかいう低脳語で「電池」を語ると、あとで痛い目をみます
たとえばね
15V電池とは、ただただ
繋いでいる2つの導線間の電位差を、いつも15Vにする装置なのです
そのためには、どんな手段も問いません
電位差を15Vに保つためならば、ショートした（導線がそのまま繋がってしまった）回路に無限の電流を流して世界を破壊し、
画像
電位差が15Vならば、電流が流れてなくても「当たり前に」ドシっといるのが電池なのです
画像
（ほら、電流を流すのが仕事じゃないでしょ？）
15V電池は、繋がっている導線と導線との電位差が、15Vならそれでいいのです
そうじゃなかったら、電池にあるエネルギーをふんだんに使って、強制的に電位差を15Vにするのです
導体の性質
キルヒホッフ
電流計と電圧計
電球
ダイオード
相互誘導
電磁場中の荷電粒子の運動
原子
・光電効果
・コンプトン効果
・物質波
・ブラッグ反射
・【原子構造】
・X線
・【原子核】
・
