静電場について [電磁気レポート電場編]
2022/5/9 メインサイト https://physicsreport123.seesaa.net/article/487867301.html?1652093079 へ移動
電磁気学の前半、静電場について、例題を混ぜてテキストを記しました。
ファイルは、“静電場.pdf”です（A4，３５ページ）。一度、電磁気学を修学なさった方むけに書きました。自信のある方は、§１静電場概論は飛ばして下さい。自信のない方は、退屈でも、辛抱して頂き、§１静電場概論を読んで下さい。それが近道になると思います。しかし、全般に広い範囲で書き、静電場以外の物理にも触れるよう、そして、平易を心がけましたので、電磁気学を就学中の方や、社会人の方、高校生で興味がある方にも、読める部分が多いと思います。
静電場演習についても、校正が終わり次第、載せる予定です。お楽しみにお待ち下さいね（11問、約２０ページの予定）。
静電場.pdf
**************************
目次を記します。
静電場
☆☆☆目次☆☆☆
１．静電場概論 ....................................... 2 （ページ）
1.1 電位と電場ベクトル ....................................... 2
1.2 定義 “要暗記”......................................... 2
1.3 重力との対応 ........................................... 3
1.4 電位と電場の関係......................................... 4
2．クーロンの法則 5
2.1 クーロン力 ............................................ 5
2.2 静電エネルギーと電位 ...................................... 8
３．ガウスの法則と渦なしの法則 12
3.1 法則の概要と表式......................................... 12
3.2 ガウスの法則 ........................................... 13
3.2.1 ガウスの法則の導出 ................................... 13
3.2.2 電位の微分方程式..................................... 15
3.3 渦(回転)なしの法則 ...................................... 17
４．電磁気学の背景 20
4.1 ベクトル解析 ........................................... 20
4.1.1 発散(涌き出し);div .................................. 21
4.1.2 勾配;grad ........................................ 22
4.1.3 回転;rot ......................................... 22
4.2 微分・積分基礎定理 ....................................... 25
4.2.1 ガウスの定理とガウスの法則 .............................. 25
4.2.2 ストークスの定理と渦なしの法則 ............................ 28
4.2.3 定理と法則 ........................................ 29
4.3 電場の誕生 ............................................ 30
５．終わりに 32
5.1 近代の自然科学の発展 ...................................... 32
5.2 自然科学の歩みから考えるこれから............................... 33
******文中抜粋******
当初、私が「静電場」のテキストを書いた際、ガウスの法則と渦なしの法則式 の微分形と積分形の合計４式を一挙に載せ、式の意味を解説して終わりでした。これでは、本人ですら、わだかまりが残りすっきりしませんでした。
しかし、これを論理的に解決し始めるのに、かなりの時間を要しました。その原因は、教科書は絶対的だという権威を疑わなかったためでした。そうなる と、人間は自分の軸を動かして、自分の中でわかったように、無理矢理、頭の中で辻褄を合わせだしてしまうのです。もちろん、私もそうでした。しかし、自分の中のわからないという気持ちに、向合う必要を強く感じて、再度、静電場を読み直した時、教科書の落とし穴が次々に見えてきました。それらは、事象の一部だけを書き出す、物理用語の定義の 不適切、そして書かなくてはならない式変形の省略等々です。これには本当に驚愕しました。
物理学のわかりにくさの元凶は、就学者の理解力が低いのではなく、教科書やシステムにあるのです。
電磁気学の前半、静電場について、例題を混ぜてテキストを記しました。
ファイルは、“静電場.pdf”です（A4，３５ページ）。一度、電磁気学を修学なさった方むけに書きました。自信のある方は、§１静電場概論は飛ばして下さい。自信のない方は、退屈でも、辛抱して頂き、§１静電場概論を読んで下さい。それが近道になると思います。しかし、全般に広い範囲で書き、静電場以外の物理にも触れるよう、そして、平易を心がけましたので、電磁気学を就学中の方や、社会人の方、高校生で興味がある方にも、読める部分が多いと思います。
静電場演習についても、校正が終わり次第、載せる予定です。お楽しみにお待ち下さいね（11問、約２０ページの予定）。
静電場.pdf
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目次を記します。
静電場
☆☆☆目次☆☆☆
１．静電場概論 ....................................... 2 （ページ）
1.1 電位と電場ベクトル ....................................... 2
1.2 定義 “要暗記”......................................... 2
1.3 重力との対応 ........................................... 3
1.4 電位と電場の関係......................................... 4
2．クーロンの法則 5
2.1 クーロン力 ............................................ 5
2.2 静電エネルギーと電位 ...................................... 8
３．ガウスの法則と渦なしの法則 12
3.1 法則の概要と表式......................................... 12
3.2 ガウスの法則 ........................................... 13
3.2.1 ガウスの法則の導出 ................................... 13
3.2.2 電位の微分方程式..................................... 15
3.3 渦(回転)なしの法則 ...................................... 17
４．電磁気学の背景 20
4.1 ベクトル解析 ........................................... 20
4.1.1 発散(涌き出し);div .................................. 21
4.1.2 勾配;grad ........................................ 22
4.1.3 回転;rot ......................................... 22
4.2 微分・積分基礎定理 ....................................... 25
4.2.1 ガウスの定理とガウスの法則 .............................. 25
4.2.2 ストークスの定理と渦なしの法則 ............................ 28
4.2.3 定理と法則 ........................................ 29
4.3 電場の誕生 ............................................ 30
５．終わりに 32
5.1 近代の自然科学の発展 ...................................... 32
5.2 自然科学の歩みから考えるこれから............................... 33
******文中抜粋******
当初、私が「静電場」のテキストを書いた際、ガウスの法則と渦なしの法則式 の微分形と積分形の合計４式を一挙に載せ、式の意味を解説して終わりでした。これでは、本人ですら、わだかまりが残りすっきりしませんでした。
しかし、これを論理的に解決し始めるのに、かなりの時間を要しました。その原因は、教科書は絶対的だという権威を疑わなかったためでした。そうなる と、人間は自分の軸を動かして、自分の中でわかったように、無理矢理、頭の中で辻褄を合わせだしてしまうのです。もちろん、私もそうでした。しかし、自分の中のわからないという気持ちに、向合う必要を強く感じて、再度、静電場を読み直した時、教科書の落とし穴が次々に見えてきました。それらは、事象の一部だけを書き出す、物理用語の定義の 不適切、そして書かなくてはならない式変形の省略等々です。これには本当に驚愕しました。
物理学のわかりにくさの元凶は、就学者の理解力が低いのではなく、教科書やシステムにあるのです。
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