電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/06/04 02:47 UTC 版)
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電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/27 03:45 UTC 版)
詳細は「電磁気学」および「古典電磁気学」を参照 1821年、エルステッドは電流の流れる導線の周囲に磁場が存在することを発見し、電気と磁気に直接的な関係があることがわかった。さらにその相互作用は当時自然界に存在することがわかっていた重力や静電気力とも異なるようだった。方位磁針にかかる力は単に電流の流れる導線との間の引力や斥力といったものではなく、それとは直角な方向の力である。エルステッドはこれを「電気的衝突は回転するように働く」とやや不明瞭に表現した。この力は電流の向きにも依存し、電流を逆向きに流すと力の向きも反対になる。 エルステッドはその発見を完全には解明しなかったが、その現象が相互的であることは述べている。すなわち、電流が磁石に力を及ぼすと同時に、磁場が電流に力を及ぼすということである。この現象をさらに研究したのがアンドレ＝マリ・アンペールで、2つの平行な導線にそれぞれ電流を流すと相互に力を及ぼすことを発見した。同じ方向に電流を流すと2つの導線が引き付けあい、逆方向に電流を流すと反発しあう。この相互作用はそれぞれの電流によって生じる磁場同士が介在して起きるもので、アンペアという単位の定義にもこの現象が使われている。 この磁場と電流の関係は極めて重要であり、この現象からマイケル・ファラデーが1821年に電動機を発明した。ファラデーの単極電動機は永久磁石が水銀のプールの中央につき立てられた状態になっている。その上から導線が垂らされていて先端が水銀に浸っている。導線に電流を流すと接線方向に力が働き、導線が磁石の周囲を回るように動く。 1831年、ファラデーは導線を磁場を横切るように移動させるとその両端に電位差が生じることを発見した。これが電磁誘導であり、さらなる研究によってファラデーの電磁誘導の法則と呼ばれる法則を見出した。すなわち、回路に乗じる電位差は、回路を貫く磁束の変化の割合に比例するという法則である。この発見を応用し、ファラデーは銅の円盤を回転させる機械エネルギーを電気エネルギーに変換する世界初の発電機を1831年に発明した。このファラデーの円盤は原始的なもので実用可能なレベルではなかったが、磁気を使って発電できる可能性を示した。 ファラデーとアンペールの業績により、時間と共に変化する磁場が電場を生み出し、時間と共に変化する電場が磁場を生み出すことが示された。つまり、電場または磁場が時間と共に変化すれば、もう一方の場が必然的に誘導される。このような現象は波動の性質を持っており、一般に電磁波と呼ばれる。電磁波については1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルが理論的に解析した。マクスウェルは、電場、磁場、電荷、電流の関係を明確に示す一連の方程式を導出。また彼は電磁波が光速で伝播することを証明し、光も電磁放射の一種であることを示した。マクスウェルの方程式は光、場、電荷を統合し、理論物理学における重要な進歩となった。
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電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/17 08:28 UTC 版)
電磁気の観測は比較的簡単な装置で可能なものがあるため報告件数も多い一方、地震との関連性が十分に説明されていないものが含まれるので注意を要する。電磁気の観測の利点として、穴を掘って直接観測できない深部の情報が得られる可能性があること、観測値が広い範囲の地殻の変化の平均値を反映していると考えられることが挙げられる。一方問題点として、変動の原因やメカニズムが十分に理解されていないものが多く、関連性を立証することが難しいこと、地球内部起源ではない人工的ノイズが多く、それを除去して信頼できる情報を取り出すことが困難な場合が多いことが挙げられる。
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電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/07/13 08:32 UTC 版)
電磁場の力学変数は電磁ポテンシャル A である。自由空間において電磁場が物質 X と相互作用する系の作用汎関数は S [ X , A ] = S X [ X ] + S A [ A ] + S int [ X , A ] {\displaystyle S[X,A]=S_{X}[X]+S_{A}[A]+S_{\text{int}}[X,A]} の形で書かれる。ここで SX は物質の項、SA は電磁場の項、Sint は電磁場と物質の相互作用項であり、電磁場の項は S A [ A ] = − 1 4 Z 0 ∫ F μ ν F μ ν ( x ) − g d 4 x {\displaystyle S_{A}[A]=-{\frac {1}{4Z_{0}}}\int F^{\mu \nu }F_{\mu \nu }(x){\sqrt {-g}}\,d^{4}x} と書かれる。ここで F は電磁場テンソルである。このとき、電磁場 A に対する運動方程式 c − g δ S [ X , A ] δ A μ ( x ) = j μ ( x ) + c Z 0 D ν F ν μ ( x ) = 0 {\displaystyle {\frac {c}{\sqrt {-g}}}{\frac {\delta S[X,A]}{\delta A_{\mu }(x)}}=j^{\mu }(x)+{\frac {c}{Z_{0}}}D_{\nu }F^{\nu \mu }(x)=0} としてマクスウェルの方程式が導かれる。 詳細は「古典電磁気学の共変定式#電磁気学のラグランジュ形式」を参照
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電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/09 03:05 UTC 版)
1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルは、それまでに明らかにされていた、 ファラデーの電磁誘導の法則 アンペール＝マクスウェルの法則 電場に関するガウスの法則 磁場に関するガウスの法則 という電磁場に関する四つの法則を統合することによって、マクスウェルの方程式を完成させた。これは電磁気学の基本原理である。電磁波は振動する電磁場であるため、マクスウェルの方程式によって電磁波も記述することができる。 マクスウェルの方程式は、電荷も電流もない空間では電場に対する波動方程式と磁場に対する波動方程式に帰着する。電磁場が波動方程式によって記述されるということは、電荷の運動に起因する電磁場の振動が波として空間を伝わるということである。マクスウェルの理論によって予想されたこの電磁波の存在は、1888年にハインリヒ・ヘルツによる実験で確認された。 また波動方程式から得られる真空中を伝播する電磁波の速さは一定である。そのため、相対性原理を仮定するならば、どのような慣性系についても、すなわち観測者がどのような方向と速度で動いていたとしても、観測される電磁波の速さは不変である。これを光速度不変の原理という。その速さは真空中の光速に等しく 299792458 m/s（約 30万 km/s）である。光速度が不変であることは、有名なマイケルソン・モーリーの実験をはじめとして様々な実験により確かめられている。この真空中の光速は最も重要な物理定数の一つである。光速度不変の原理から、光速を用いて長さと時間の単位を定義することができる（メートル、秒の定義を参照）。 波動方程式の解として、電磁場が時間の関数と空間の関数の積で表されるような変数分離形のものを仮定すると、電磁場は調和振動子として記述されることが分かる。波動方程式の線型性から、このような変数分離形の解の線形結合もまた波動方程式を満たす解となるため、一般に電磁場は独立な調和振動子の集まりであると見なせる。
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電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/09/06 02:08 UTC 版)
電磁気学においては、パーミアンスはリラクタンスの逆数をいう。パーミアンスはある巻数だけ巻いた電流のつくる磁束の量の尺度である。 磁気回路は磁束があたかも「伝導する」かのように働くため、断面積が大きくなればパーミアンスも大きくなり、長さが大きくなればパーミアンスは小さくなる。 これは電気回路における電気伝導度と類似している。 電気伝導度と電気抵抗の関係と同様に、磁気パーミアンス P {\displaystyle {\mathcal {P}}} は磁気リラクタンス R {\displaystyle {\mathcal {R}}} の逆数と定義される。 P = 1 R {\displaystyle {\mathcal {P}}={\frac {1}{\mathcal {R}}}} または以下のようにも書ける。 P = Φ B N I {\displaystyle {\mathcal {P}}={\frac {\Phi _{B}}{NI}}} この関係はホプキンソンの法則（電気回路におけるオーム則に磁気回路において相当する法則）と、起磁力（起電力に磁気回路において相当）の関係式を用いて以下の様にも表わせる。 F = Φ B R = N I {\displaystyle {\mathcal {F}}=\Phi _{B}{\mathcal {R}}=NI} ここで、以下の変数を用いた。 ΦB = 磁束 NI = 起磁力（電流×コイルの巻数） また、透磁率（電気伝導率に相当）を用いて、次のようにも書ける。 P = μ A ℓ {\displaystyle {\mathcal {P}}={\frac {\mu A}{\ell }}} ここで、以下の変数を用いた。 μ = 材の透磁率 A = 断面積 ℓ {\displaystyle \ell } = 磁路長 国際単位系において、パーミアンスの単位は「ウェーバ毎アンペア回数」、つまり Wb A−1 となる。
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電磁気学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/21 06:41 UTC 版)
電磁気学において、電磁場のエネルギーは、現象論的なマクスウェルの方程式から U ( t ) = ∫ V 1 2 ( E ( r , t ) ⋅ D ( r , t ) + H ( r , t ) ⋅ B ( r , t ) ) d 3 r {\displaystyle U(t)=\int _{V}{\frac {1}{2}}\left({\boldsymbol {E}}({\boldsymbol {r}},t)\cdot {\boldsymbol {D}}({\boldsymbol {r}},t)+{\boldsymbol {H}}({\boldsymbol {r}},t)\cdot {\boldsymbol {B}}({\boldsymbol {r}},t)\right)\mathrm {d} ^{3}{\boldsymbol {r}}} と与えられる。ここで E は電場、D は電束密度、H は磁場、B は磁束密度である。また、· はベクトルの内積、V は空間全体およびその体積を表す。特に、真空中では電束密度 D および磁場 H はそれぞれ電場 E と磁束密度 B で置き換えられ、国際単位系を用いれば、真空中の誘電率 ε0 および真空中の透磁率 μ0 を用いて、 U ( t ) = ∫ V 1 2 ( ε 0 E 2 ( r , t ) + 1 μ 0 B 2 ( r , t ) ) d 3 r {\displaystyle U(t)=\int _{V}{\frac {1}{2}}\left(\varepsilon _{0}{\boldsymbol {E}}^{2}({\boldsymbol {r}},t)+{\frac {1}{\mu _{0}}}{\boldsymbol {B}}^{2}({\boldsymbol {r}},t)\right)\mathrm {d} ^{3}{\boldsymbol {r}}} と表すことができる。また、被積分関数である、電場と電束密度の内積 E · D、および磁場と磁束密度の内積 H · B の和は、電磁場のエネルギー密度を与える。 u ( r , t ) = 1 2 ( E ( r , t ) ⋅ D ( r , t ) + H ( r , t ) ⋅ B ( r , t ) ) . {\displaystyle u({\boldsymbol {r}},t)={\frac {1}{2}}\left({\boldsymbol {E}}({\boldsymbol {r}},t)\cdot {\boldsymbol {D}}({\boldsymbol {r}},t)+{\boldsymbol {H}}({\boldsymbol {r}},t)\cdot {\boldsymbol {B}}({\boldsymbol {r}},t)\right).} 真空中のエネルギー密度は、 u ( r , t ) = 1 2 ( ε 0 E 2 ( r , t ) + 1 μ 0 B 2 ( r , t ) ) . {\displaystyle u({\boldsymbol {r}},t)={\frac {1}{2}}\left(\varepsilon _{0}{\boldsymbol {E}}^{2}({\boldsymbol {r}},t)+{\frac {1}{\mu _{0}}}{\boldsymbol {B}}^{2}({\boldsymbol {r}},t)\right).} である。すなわち、電磁場のエネルギー密度は電磁場の大きさの二乗に比例する。 ある空間における電磁場のエネルギーについて、その時間的変化は電場が電荷に対してなす力学的な仕事と、電磁波として運ばれるものに分けられる。前者の電荷に対する電磁場がなす仕事やそれによって生じる熱はジュール熱と呼ばれる。 − d d t ∫ V u ( r , t ) d 3 r = ∫ V E ( r , t ) ⋅ j ( r , t ) d 3 r + ∫ A ( E ( r A , t ) × H ( r A , t ) ) ⋅ n ( r A ) d A . {\displaystyle -{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}\int _{V}u({\boldsymbol {r}},t)\mathrm {d} ^{3}{\boldsymbol {r}}=\int _{V}{\boldsymbol {E}}({\boldsymbol {r}},t)\cdot {\boldsymbol {j}}({\boldsymbol {r}},t)\mathrm {d} ^{3}{\boldsymbol {r}}+\int _{A}\left({\boldsymbol {E}}({\boldsymbol {r}}_{A},t)\times {\boldsymbol {H}}({\boldsymbol {r}}_{A},t)\right)\cdot {\boldsymbol {n}}({\boldsymbol {r}}_{A})\mathrm {d} A.} ここで j は電流密度、A は領域 V の表面およびその面積を表す。また、rA は表面 A 上の点を、n は表面に垂直で領域の外を向いた単位ベクトルを表している。右辺の第 1 項がジュール熱、つまり電磁場と電荷の相互作用によるエネルギーの移動を表し、第 2 項が電磁場の変形によって外部へ流出するエネルギーの流量を表している。第 2 項の被積分関数はポインティング・ベクトルとして次のように定義される。 S ( r , t ) = E ( r , t ) × H ( r , t ) . {\displaystyle {\boldsymbol {S}}({\boldsymbol {r}},t)={\boldsymbol {E}}({\boldsymbol {r}},t)\times {\boldsymbol {H}}({\boldsymbol {r}},t).}
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電磁気学
出典:『Wiktionary』 (2021/06/25 23:26 UTC 版)
| この単語の漢字 | |||
|---|---|---|---|
| 電 | 磁 | 気 | 学 |
| でん 第二学年 | じ 第六学年 | き 第一学年 | がく 第一学年 |
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名詞
翻訳
- アストゥリアス語: electromagnetismu 男性
- カタルーニャ語: electromagnetisme 女性
- チェコ語: elektřina a magnetismus 男性
- デンマーク語: elektromagnetisme
- ドイツ語: Elektromagnetismus 男性
- ギリシア語: ηλεκτρομαγνητισμός (ilektromagnitismos) 男性
- 英語: electromagnetism
- エスペラント: elektromagnetismo
- フィンランド語: sähkömagnetismi
- フランス語: électromagnétisme 女性
- ガリシア語: electromagnetismo
- アレマン語: elektromagnetismus 男性
- ヘブライ語: אלקטרומגנטיות (alektromagnitism?)
- ハンガリー語: elektromágnesség
- イド語: elektromagnetismo 男性
- アイスランド語: rafsegulfræði
- インターリング: electromagnetisme? 女性
- インターリングア: electromagnetismo 男性
- インドネシア語: elektromagnetik
- イタリア語: elettromagnetismo 男性
- 朝鮮語: 전자기학
- ラテン語: elecromagnetismus 男性
- リトアニア語: elektromagnetizmas 男性
- ルクセンブルク語: elektromagnetismus 男性
- オランダ語: elektromagnetisme
- ノルウェー語: elektromagnetisme 男性
- ポーランド語: elektromagnetyzm 男性
- ポルトガル語: electromagnetismo 男性
- ルーマニア語: electricitatea şi magnetismul 男性
- ロシア語: электромагнетизм 男性
- シチリア語: electromagnetismu 男性
- スロヴェニア語: elektrika in magnetizem 男性
- スペイン語: electromagnetismo 男性
- スウェーデン語: elektromagnetism 通性
- テルグ語: విద్యుదయస్కాంతత్వం (vidyudayaskaaMtatvaM)
- トルコ語: elektromanyetizma
- 中国語: (繁): 電磁學/ (簡): 电磁学
関連語
「電磁気学」の例文・使い方・用例・文例
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