1.クーロンの法則と電場 1 |
1.1 クーロン力とクーロンの法則 2 |
1.1.1 電荷と電気素量 2 |
1.1.2 点電荷とクーロン力 4 |
1.1.3 クーロンの法則 7 |
1.2 電荷と電場 9 |
1.2.1 近接作用と遠隔作用 9 |
1.2.2 電気力線 10 |
1.2.3 電場 11 |
1.2.4 電気双極子の作る電場 14 |
1.2.5 線上の電荷が作る電場 16 |
1.2.6 面上の電荷が作る電場 23 |
1.2.7 3次元空間のある領域に分布した電荷が作る電場 30 |
1.3 章末問題 35 |
2.電場の積分形のガウスの法則 37 |
2.1 閉曲面を貫く電気力線の数 38 |
2.1.1 中心に点電荷がある球面を貫く電気力線の数 38 |
2.1.2 歪んだ球面を貫く電気力線の数 41 |
2.1.3 任意の閉曲面を貫く電気力線の数 44 |
2.2 電場の積分形のガウスの法則 46 |
2.3 章末問題 52 |
3.電位差(電圧)と静電ポテンシャル 53 |
3.1 電位差(電圧) 54 |
3.2 保存力とスカラーポテンシャル 56 |
3.2.1 保存力とスカラーポテンシャル 56 |
3.2.2 多変数関数のテイラー展開と偏微分 57 |
3.2.3 グラジエントとスカラーポテンシャル 59 |
3.3 静電ポテンシャル(電位) 63 |
3.3.1 仕事と静電ポテンシャル 63 |
3.3.2 一般の電荷分布が作る静電ポテンシャル 68 |
3.3.3 導体の周りの静電場と静電ポテンシャル 70 |
3.3.4 電気容量とコンデンサー 73 |
3.3.5 平行板コンデンサー 76 |
3.4 章末問題 79 |
4.定常電流とオームの法則 81 |
4.1 定常電流 82 |
4.1.1 電流と電流密度 82 |
4.1.2 定常電流と電荷保存則 84 |
4.2 オームの法則 88 |
4.2.1 オームの法則 88 |
4.2.2 電力とジュール熱 95 |
4.3 章末問題 97 |
5.磁場と電流 99 |
5.1 磁場と磁束密度 100 |
5.1.1 磁石と磁場 100 |
5.1.2 磁場の積分形のガウスの法則 103 |
5.2 ローレンツ力 104 |
5.3 ビオ-サバールの法則 108 |
5.3.1 直線電流が作る磁束密度 108 |
5.3.2 一般の電流が作る磁束密度 110 |
5.4 アンペールの法則 118 |
5.4.1 アンペールの法則 118 |
5.5 章末問題 124 |
6.時間とともに変化する電磁場 125 |
6.1 電磁誘導 126 |
6.1.1 ファラデーの法則 126 |
6.1.2 自己インダクタンス 133 |
6.1.3 相互インダクタンス 136 |
6.2 磁場のエネルギー 139 |
6.3 交流回路 141 |
6.4 章末問題 146 |
7.マクスウェル方程式 147 |
7.1 電荷保存則と変位電流 148 |
7.1.1 電荷保存則 148 |
7.1.2 変位電流 150 |
7.2 積分形のマクスウェル方程式 154 |
7.3 ガウスの定理とストークスの定理 155 |
7.3.1 ガウスの定理 155 |
7.3.2 ストークスの定理 158 |
7.4 微分形のマクスウェル方程式 161 |
7.5 真空中のマクスウェル方程式と電磁波 165 |
7.5.1 波動方程式 165 |
7.5.2 電磁波 168 |
7.6 章末問題 174 |
8.電磁ポテンシャルと電磁波の放射 175 |
8.1 電磁ポテンシャルとマクスウェル方程式 176 |
8.1.1 時間に依存しないマクスウェル方程式と電磁ポテンシャル 176 |
8.1.2 一般の場合のマクスウェル方程式と電磁ポテンシャル 180 |
8.2 電磁波の放射 184 |
8.2.1 遅延ポテンシャル 184 |
8.2.2 電気双極子近似 186 |
8.2.3 点電荷による電磁波の放射 187 |
8.3 章末問題 190 |
補章 191 |
A.1 ガウスの定理とストークスの定理の証明 191 |
A.1.1 ガウスの定理の証明 191 |
A.1.2 ストークスの定理の証明 192 |
A.2 遅延ポテンシャルがマクスウェル方程式およびローレンツ条件を満たすことの証明 193 |
A.2.1 遅延ポテンシャルがマクスウェル方程式を満たすことの証明 193 |
A.2.2 遅延ポテンシャルがローレンツ条件を満たすことの証明 195 |
参考文献 198 |
問題略解 199 |
索引 206 |