(自作の電気回路)
どうも、白滝です。
高校の電磁気学って、真面目に教えられてません。
計算に必要な解き方をチョロチョロっと教えて、問題を解かせてるだけ
ってのが私の所感です。
本質のとこがスッカラカンというか。
高校生を舐めているというか。
まあ、それには理由があるんですけど。
電磁気学の本質は、マクスウェル方程式だから。
どうでもいい話なんですけど、電磁気学の本質のところを辿るとマクスウェル方程式ってやつに辿り着きます。
大学レベルです。
大学で電磁気学を扱うと、まず最初に習うやつ。
電場 $\boldsymbol{E}(\boldsymbol{x}, t)$, 磁場 $\boldsymbol{B}(\boldsymbol{x}, t)$, 電荷密度 $\rho(\boldsymbol{x}, t)$, 電流密度 $\boldsymbol{j}(\boldsymbol{x}, t)$ を用いて、
$$
\begin{aligned}
\nabla \cdot \boldsymbol{E} &=\frac{\rho}{\varepsilon_{0}} \\
\nabla \times \boldsymbol{E} &=-\frac{\partial \boldsymbol{B}}{\partial t} \\
\nabla \cdot \boldsymbol{B} &=0 \\
\nabla \times \boldsymbol{B} &=\mu_{0} \boldsymbol{j}+\mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{\partial \boldsymbol{E}}{\partial t}
\end{aligned}
$$
同じ意味で、この積分形と呼ばれるものがあります。
$$
\begin{aligned}
\int_{\mathrm{S}} \boldsymbol{E} \cdot \boldsymbol{n} d S &=\frac{1}{\varepsilon_{0}} \int_{\mathrm{V}} \rho d V \\
\oint_{\mathrm{C}} \boldsymbol{E} \cdot d \boldsymbol{r} &=-\frac{d}{d t} \int_{\mathrm{S}} \boldsymbol{B} \cdot \boldsymbol{n} d S \\
\int_{\mathrm{S}} \boldsymbol{B} \cdot \boldsymbol{n} d S &=0 \\
\oint_{\mathrm{C}} \boldsymbol{B} \cdot d \boldsymbol{r} &=\mu_{0} \int_{\mathrm{S}} \boldsymbol{j} \cdot \boldsymbol{n} d S+\mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{d}{d t} \int_{\mathrm{S}} \boldsymbol{E} \cdot \boldsymbol{n} d S
\end{aligned}
$$
ね?
はあ?
ってかんじでしょ?
大学レベルの数学が必要で、高校生には難しすぎる。
だから、大学教授は「微分積分を使わずに」電磁気学を高校生に教えようとした。
アンペールの法則がいい例ですね。
$H=I/{2πr}$
$H=I/{2r}$
$H=nI$
って教えられるやつです。
これ、実は
$$\begin{aligned}\oint_{\mathrm{C}} \boldsymbol{B} \cdot d \boldsymbol{r} &=\mu_{0} \int_{\mathrm{S}}\boldsymbol{j} \cdot \boldsymbol{n} d S+\mu_{0} \varepsilon_{0} \frac{d}{d t} \int_{\mathrm{S}} \boldsymbol{E} \cdot \boldsymbol{n} d S\end{aligned}$$
の計算結果を持ってきただけ。
もっというと、
$$\begin{aligned}\oint_{\mathrm{C}} \boldsymbol{H} \cdot d \boldsymbol{r} &= \int_{\mathrm{S}}\boldsymbol{j} \cdot \boldsymbol{n} d S \end{aligned}$$
の計算結果ですね。
(必要な項だけにして、$B=μ_{0}H$を代入した)
つまりは、
公式ではなく、3種類の計算結果だけを与えられて、
これを使って計算してね?
と言われているんですな。
まあ、そんな大した話ではありませんが。
知ったからってなんだ、って話ですが。
高校の電磁気学がどこか掴み所がないのって、大事なところを省略されているからなんですね・・・
数学の力が足りないから。
高校生に大学の微積分はムズカシすぎるから。
ほらほら、簡単に計算できるようにしましたよおーって
よちよち
まだ、高校生でちゅからねーー
一番大事なところを省略して、解き方だけを教えちゃいましょうねーー
ってのが教科書なんだな
うわあ・・・
舐められてませんか?
ヤンキーみたいなことを言うつもりはないですけれど、
電磁気のヤバいとこって、本質を教えないところなんですよねー
もちろんね、高校の教科書を書いているのはあの教授たちです。
東大や京大を出ている、優秀な人たち。
ただね、、
大学教授は、高校生に電磁気の本質を教えるのを諦めているw
(大学入試ではあんなに本質を聞いてくるのに・・・w)
もうね、言葉が通じないとすぐそんなことをするんだから、あの人たち。
数学という言語が通じない。
大学の1年で習うような微積分すら、通じない。
ならいっそ、本質は大学で教えればいいんじゃね!?
ということでしょう。
とりあえず、教科書はそういうノリで書かれている。
ね?
計算に必要な公式だけ書いて、あとは放置でしょ?
どれだけ読んでも、電磁気はパッとわからんでしょ?
そういうこと。
教えたいけど、高校生の数学レベルが足りない・・・
よーし、計算方法だけ教えちゃお!!!
ってのが、今の電磁気学。
笑
なのに、入試では本質を問うてきます!?!?!?
知るひとぞ知る。
びっくりですね。
教科書にちゃんとは書いてないけど、
ちゃんと勉強したなら気づいているでしょ??
って問うてくる。
はは
舐めてますわ
解けるわけないですわ
小学校で九九しか教えずに、因数分解の問題を出すのと一緒ですねっ(小学校では九九を暗記するのが命ですよね)
ほんしつ。
ほーんしつ。
ねえ、それでいいんですか?
いいというか、なんというか・・・
受験ではこぞって本質を問うてくるくせに。
書かれてない本質にたどり着いた「優秀者」にしか、⭕️をあげないくせに。
いいの?
バカにされて、テキトーに教えられて、
受験では蹴落とされて。
はい、よくできたね!!(本質はわかってないだろうけど)
ってww
なーんか、電磁気学はごちゃごちゃしてます。
本質がなかなか、教えられないのです。
うんん、まあそれは、電磁気学が数理一体の学問だから。
数学が道具。
電磁気学が応用。
まあ、物理全部で言えるけれど。
電磁気学は、必要な数学が大学の微積分なのです。
じゃあ、我々はどうやって電磁気と向き合えばいいのか?
受験に向かって、勉強していけばいいのか?
それを、わしゃわしゃ書いたのがこのブログです。
では