まえがき |
第1講 電気・磁気という言葉 1 |
講師の挨拶 |
第1講のまとめ |
第2講 流れの場 4 |
気圧 |
風 |
水の流れ |
流線 |
流線を数える |
電場と磁場 |
ベクトル場のまとめ |
第3講 電荷 9 |
「気」のもうひとつの意味 |
電気の微粒子 |
物質の中の電荷 |
原子の構造 |
イオン |
テスト電荷 |
電荷のバランス |
第3講のまとめ |
第4講 数の表現と数式 15 |
大きな数 |
1と小さな数 |
式は文章 |
世界共通の言葉 |
第4講のまとめ |
第5講 単位の話 20 |
MKSA-単位系 |
誘導単位 |
仕事とエネルギーの単位 |
最後に単位に関する注意 |
第5講のまとめ |
第6講 マクスウエルの方程式 26 |
マクスウエルの業績 |
第1方程式 |
第4方程式 |
第2,第3方程式 |
生物とロボット |
弱い電場と強い磁場 |
第6講のまとめ |
第7講 遠達作用と媒達作用 32 |
月は落ちる? |
逆2乗の力 |
ちょっとした思考実験 |
力の伝播 |
電場としての説明 |
第7講のまとめ |
第8講 電場は3次元の絨毯 39 |
電場を探る道具としてのプローブ |
電気力線を探る |
電位 |
等電位面 |
電位差 |
電位差の単位 |
3次元の絨毯 |
電気力線を数える |
第8講のまとめ |
第9講 静電場の性質 47 |
静電場の性質 |
湧き口と吸い込み口 |
電気力線の性質 |
電気力線が渦を巻くことがあるか? |
第9講のまとめ |
第10講 点電荷の周りの電場 53 |
点電荷+Qのまわりの電場 |
球対称の電場 |
等電位面間の電位差 |
電位ゼロの点 |
電気力線の数 |
ガウスの法則 |
電気力線の行く先 |
電気双極子 |
第10講のまとめ |
第11講 導体 61 |
金属 |
伝導電子 |
金属銅の構造 |
帯電している導体の内部 |
導体表面の電荷分布 |
尖端放電 |
第11講のまとめ |
第12講 静電遮蔽 68 |
導体内の空洞 |
空間の分割 |
鏡像 |
静電遮蔽の応用 |
第12講のまとめ |
第13講 一様に帯電した平面 73 |
一様に帯電している無限に広がった平面 |
電場の強さ |
平行平面板コンデンサー |
平行平面板コンデンサーの等電位面 |
電気二重層 |
電池 |
第13講のまとめ |
第14講 コンデンサー 80 |
コンデンサーを電池につなぐ |
静電容量(キャパシティ) |
静電容量の単位 |
コンデンサーを電池につなぐときの具体的な数値 |
強い電場と弱い電場 |
電気二重層を引き離す |
第14講のまとめ |
第15講 物質の分極 86 |
誘電体 |
原子の分極 |
物質による分極の違い |
分子の分極 |
電場のなかで双極子に加わる力 |
固体の誘電体 |
誘電体内部の電場 |
比誘電率 |
第15講のまとめ |
第16講 いろいろなコンデンサー 95 |
コンデンサーの祖先-ライデン瓶 |
回路部品としてのコンデンサー |
球殻コンデンサー |
球の静電容量 |
実際の数値 |
第16講のまとめ |
第17講 空中電気と雷の話-I 102 |
大気中の電荷 |
球殻コンデンサー模型 |
空中電場 |
雷をつかまえた人 |
第17講のまとめ |
第18講 空中電気と雷の話-II 109 |
雷雲 |
ウィルソンの説 |
火山の噴火 |
第18講のまとめ |
第19講 非定常状態と電流-I 114 |
電流の場 |
電場と電流の場の違い |
電流に関するガウスの法則 |
比抵抗,回路,オームの法則 |
具体的な数値,電池から供給されるエネルギー |
キャリヤーの速度 |
第19講のまとめ |
第20講 非定常状態と電流-II 122 |
ある思考実験 |
電束電流 |
静電場のエネルギー |
非定常場と定常場の違い |
第20講のまとめ |
第21講 磁気の世界へのご案内 129 |
人類と磁気との付き合い |
人工の磁気 |
人工の棒磁石 |
アンペールの分子電流仮説 |
分子電流仮説の限界 |
原子構造と磁性 |
電磁誘導 |
電気機械 |
時間変化する電流・電圧 |
量子力学の理解のために |
電磁波の伝播 |
第21講のまとめ |
第22講 磁場を探る 136 |
磁場を探る道具-磁気モーメント |
磁力線をたどる |
流れの場と磁場 |
磁場の強さ |
実験的に磁場の強さの単位を決める |
直線電流を使う |
磁場を図に描く |
おまけ |
慣性系 |
第22講のまとめ |
第23講 右と左がある世界 146 |
渦 |
回転運動のトルク |
ベクトル積 |
軸性ベクトル |
角ベクトル |
面ベクトル |
角速度ベクトル |
スカラー積 |
ベクトル積で左手の法則を表す |
第23講のまとめ |
第24講 磁力線をたどる 155 |
アンペール |
再び磁力線探検 |
軸対称な磁場 |
透磁率m0の値を見積もる |
式(24-1)の拡張 |
もっと一般的な式(24-5)への拡張 |
第24講のまとめ |
第25講 磁気モーメント 163 |
アンペールの仮説 |
電場中に置かれた電気双極子の振舞い |
分子電流が磁場から受けるトルク |
電気双極子の電場と磁気モーメントの磁場 |
分子電流は存在するか? |
第25講のまとめ |
第26講 一様な磁場 170 |
円筒状の電流が作る磁場 |
無端ソレノイドの外側の磁場 |
無端ソレノイドの内側の磁場 |
有限なソレノイド |
コイル |
具体的数値の計算 |
第26講のまとめ |
第27講 物質と磁化 176 |
分子電流を面上に並べる |
分子電流が並んでいる面を縦に重ねる |
束縛電流(見立ての電流) |
円筒状の物体の磁化 |
非磁性物質 |
第27講のまとめ |
第28講 主に古典力学による電子の運動 182 |
力・速度・加速度・運動量 |
ロケットの加速 |
電子の回転運動 |
リング電流の磁気モーメント |
ボーア磁子 |
スピン角運動量 |
第28講のまとめ |
第29講 電子の運動と原子の構造 189 |
人工衛星の運動と,電子の運動 |
状態について |
水素原子の電子状態 |
有限な角運動量状態 |
磁気量子数 |
水素以外の元素の原子構造 |
Na原子の構造 |
遷移元素 |
第29講のまとめ |
第30講 強磁性という現象 197 |
いろいろな磁場の大きさ |
分子磁場 |
鉄(26Fe),コバルト(27Co),ニッケル(28Ni),銅(29Cu) |
バンドの模式図 |
ニッケルのエネルギーバンド |
交換相互作用 |
強磁性体としてのニッケル |
第30講のまとめ 207 |
第31講 強磁性体 |
磁区構造 |
磁気変態と消磁 |
磁化曲線 |
履歴曲線の説明 |
第31講のまとめ |
第32講 電磁誘導 216 |
クライマックス |
マクスウエルの第2方程式 |
簡単な模型 |
起電力と誘導電流 |
レンツの法則 |
磁力線の運動 |
変化の相対性 |
渦電流 |
第32講のまとめ |
第33講 自己誘導と相互誘導 225 |
自己誘導 |
インダクタンスの単位と大きさ |
何故インダクタンス? |
磁場のエネルギー |
鉄芯をコイルに挿入する |
相互インダクタンス |
第33講のまとめ |
第34講 電気機械 236 |
産業革命 |
電場のエネルギー密度 |
磁場のエネルギー密度 |
電磁石 |
発電機 |
変圧器 |
送電 |
誘導電動機 |
第34講のまとめ |
第35講 信号の解析 245 |
信号の運び手-光と音 |
高調波(ハーモニックス) |
矩形波のフーリエ分解 |
正弦波 |
フーリエ解析(スペクトル解析) |
RCL直列回路に正弦波形の電圧を加える |
第35講のまとめ |
第36講 電磁場の変化の伝播 252 |
電磁波の存在 |
変化する電場 |
マクスウエルの第3方程式(M3) |
e0m0の単位 |
e0m0の数値の大きさ |
面電流の磁場 |
磁場の変化の伝播 |
マクスウエルの第2方程式(M2) |
磁場の伝播に伴う電場 |
第36講のまとめ |
第37講 正弦波電磁場の伝播 263 |
正弦波形電磁場の空間変化 |
電場と磁場の空間変化 |
波動方程式 |
電磁波と文明 |
講師の最後の挨拶 |
APPENDIX[講師控室での会話] |
P1 波動関数とは? 271 |
波動関数とは? |
水素原子の1s軌道 |
光子 |
観測の意味と状態空間 |
電子の回折 |
電子の運動 |
スピン自由度 |
多数の光子と電子の運動の記録 |
排他原理 |
P2 水素原子のスペクトル 283 |
エネルギー準位 |
エネルギーと波長の関係 |
水素原子のエネルギー準位 |
スペクトルの解釈 |
電子の軌道? |
P3 電子の分布についての疑問 291 |
水素原子の三つの波動関数 |
p状態における電子の角度分布 |
P4 2個の銅原子 295 |
2個の銅原子 |
基底状態 |
エネルギー準位の分離 |
P5 正弦関数の微分と積分 299 |
正弦関数の時間微分と積分 |
RCL直列回路の電流の計算 |
P6 E-B対応とE-H対応 304 |
E-H対応/E-B対応 |
電気分極と磁気分極 |
誘電体の電気分極 |
常磁性体,強磁性体の磁気分極 |
反磁場Hと反磁場H係数 |
Mとm, MHとmH |
E-B対応か,E-H対応か |
P7 単位と基礎定数 311 |
表P7-1誘導単位 |
複数の単位の記号 |
単位の読みと記号 |
表P7-2基礎定数表 |
単位表を見て考える |
P8 問題の答 314 |
索引 321 |
あとがき 331 |