電磁気学

院試の電磁気学において出題される問題は、ある程度パターン化されている一方で、パターンの数は多いです。そのため、使用する関係式は多岐にわたります。本記事では、クーロンの法則から始まり、使用する式を重要度順にリストアップしました。院試までの総チェックとして活用しましょう。

静電界とは時間変動しない電場\(E(t)=0\)エネルギーが保存する場渦が発生しない。\(rot\boldsymbol{E}=0\)1.ばかり言われていますが、電磁気学を根本から理解する上で、2.3も必要な性質です。

可動コイル型電流計永久磁石(N,S極)の間に回転できる可動コイルを設置する構成です。可動コイルに計測したい電流を流すと、電磁力によりコイルが回転します。電磁力は可動コイルに流す電流に比例することから、回転の大きさによって、計測する電流の値が分かるということですね。

磁性体とは磁化ベクトルを持つ物質を言います。磁化とは、物質内部で磁気双極子モーメントが発生することを言い、これにより、物質から外部へ磁場が発生します。現実に存在する物質は、大なり小なり磁化しますが、一般的には強く磁化される物質を磁性体と呼ぶことが多いです。

基本事項は変わりません。接続した導体同士の電位は等しいことを念頭に解いていきます。また、本問の条件でにおいて導体は接地していませんので、接続前後で総電荷量は変わらないことにも注目します。

外部磁界の磁界の中に磁気モーメントを置いた時の位置エネルギーは、磁気モーメントと外部磁界の内積の負の成分に等しいです。磁気モーメントは、負の磁荷から正の磁荷へ伸びるベクトルのため、無限遠から近づけていくとき、外部磁場との引力が発生します。これを相殺することから、負になる。ということですね。

ノイマンの式とは二つのコイルを、形状に沿ってそれぞれ線積分し係数をかけると、その結果が相互インダクタンスになる。という関係を表した式です。

分極電荷とは誘電体内部で発生する正負に分かれた電荷の群を言います。電場が誘電体にかかっている系を考えます。誘電体は、マクロで見れば電気的に中性です。しかし、電場によって内部の電子が吸い寄せられます。その結果、ミクロで見れば負の領域と正の領域が発生します。

磁気回路法とは磁束の流れを回路モデルに置換し、これを解くことにより、磁場などのパラメータを求める手法です。アンペールの法則を用いて磁性体内部の磁場を求める方法もありますが、システマティックに特性を求められる利点があります。

ローレンツ力と荷電粒子の運動荷電粒子の運動方向と磁場の外積方向に力がかかります。円運動をし続けることが予想できます。円運動をするときの実際の半径や、中心座標に関して(1)で定量的に考えていきます。