電磁気学

電位係数とは導体間の電位の相互作用を表しています。例えば、n個の導体があり、そのうちの1番目の導体に電荷\(Q_{1}\)を与えたとします。(他の導体2~n)の電荷は0。)このとき、導体1から発生する電場により導体nで発生する電位を\(p_{n1}\)とし、これを電位係数と呼びます。

ポインティングベクトルとは題名から察するかもしれませんが、電磁エネルギーの流れを示すベクトルになります。基本的に、ポインティングベクトルの流れを考える問題で、目新しい系はあまり出てきません。同軸ケーブル(円柱)か、コンデンサで問われることが多いです。

クーロンの法則とは電荷同士にかかる力の量を示す関係式を言います。点電荷のような離散的な物体でなくとも、\(\sigma dS\)なる連続した電荷密度を持つ物体から一部を切り出した場合でも上式は成立します。

等電位面とは等電位になる線を様々な電位において図示した集合を言います。電位は、電場の線積分によって増減していきます。ということは、電場に対し垂直になる成分は電位が変化しない=等電位であることが分かります。理論上、様々な点において電場の成分が求まれば、それぞれの垂直(内積0)の成分を計算し、隣り合う点とつなぎ合わせることで等電位面が求まります。

遠隔作用と近接作用の違い下記、覚えましょう。2つの物体における相互作用が場を介さずに直接作用し合う(遠隔作用)場を介して間接的に作用し合う(近接作用)

電磁気学における電気抵抗高校物理でも出てくることがありますが、下記の式で表されます。\begin{aligned}R=\dfrac{l}{\sigma S}\end{aligned}電気回路では、Rだけ与えられて解くことが多いですが、電磁気学では上式の右辺のように分解して考えます。

ガウスの法則の意味閉曲面Sを貫く電気力線の総数が、Sの内部に存在する全電荷量を\(\varepsilon_{o}\)で割ったものに等しいことを示しています。電気力線は電場\(E\)に言い換えることができますので、結局下記の式になります。\begin{aligned}\int_{S} \boldsymbol{E}･d\boldsymbol{S}=\dfrac{1}{\varepsilon_{o}}\int_{V} \rho dV\end{aligned}

仮想変位とはある系において、物質をほんの少し\(\Delta x\)移動させることを言います。微小の変位を考える理由として、力のかかり方が変化前と変化後で一定とみなすことができるからです。

対地静電容量について円筒導体が電荷を帯びている時、電場が発生します。電場が発生すると、電位が小さい箇所に向かって流れるため、電位0のアースに向かって流れます。このような物理現象により、円筒導体と接地極には静電容量が発生している解釈ができます。

電気双極子とは問題文で与えた図のように、正電荷と負電荷が近距離で置かれた電荷対のことを言います。電気双極子の応用例代表例として、下記2項目あります。誘電体に外部から電場をかけた時、分極電荷が発生します。ダイポールアンテナから発生する電場の計算を行う際、よく用います。