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書籍詳細

  技術者のための電磁気学入門

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安永守利 筑波大教授 博士(工学) 著

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発行年月日:2017/11/20 , 判 型: A5,  ページ数:206頁

ISBN:978-4-339-00904-0,  定 価:2,916円 (本体2,700円+税)

ジャンル:

基本法則の多い電磁気学は,非物理・非電気電子系の学生にとって理解しづらく,従来の教科書を消化するのが難しい。本書はそのような学生向けの講義をもとに,法則の成り立ちから身近な最新機器への応用までを説明した入門書である。

演習問題の詳細な解答です。

【目次】

1. 電荷と電場
1.1 電荷
 1.1.1 電荷とクーロン力
 1.1.2 帯電と電荷量の保存
 1.1.3 電荷量の単位
1. 電荷と電場
1.1 電荷
 1.1.1 電荷とクーロン力
 1.1.2 帯電と電荷量の保存
 1.1.3 電荷量の単位
 1.1.4 クーロンの法則と重ね合わせの法則
 1.1.5 帯電のしくみ
1.2 電場
 1.2.1 電場の導入と重ね合わせの法則
 1.2.2 電場の湧き出し
 1.2.3 電気力線
演習問題

2. ガウスの法則
2.1 ガウスの法則とその導出
 2.1.1 流れと閉曲面
 2.1.2 ガウスの法則の導出
 2.1.3 クーロンの法則とガウスの法則
2.2 ガウスの法則を用いた電場の計算
 2.2.1 帯電した無限直線による電場
 2.2.2 帯電した無限平面による電場
 2.2.3 導体内の電場と導体の帯電
 2.2.4 帯電した導体表面の電場
 2.2.5 帯電した2枚の平行導体平板間の電場
演習問題

3. 電位
3.1 電位と位置エネルギー
 3.1.1 電位の定義と単位
 3.1.2 一様な電場による電位
 3.1.3 電位とエネルギー(位置エネルギー)
 3.1.4 電位からの電場の導出
3.2 電位の計算
 3.2.1 一つの点電荷による電位
 3.2.2 複数の点電荷と連続的な電荷分布による電位
3.3 電位の計算例
 3.3.1 電気双極子
 3.3.2 線電荷による電位
 3.3.3 面電荷による電位
3.4 等電位面と導体の電位
 3.4.1 等電位面
 3.4.2 導体の電位
演習問題

4. 静電容量とコンデンサ
4.1 静電容量
4.2 コンデンサ
4.3 コンデンサの静電容量の計算
 4.3.1 平行平板コンデンサの静電容量
 4.3.2 球殻コンデンサの静電容量
 4.3.3 平行導線コンデンサの静電容量
4.4 複数コンデンサの接続
 4.4.1 コンデンサの並列接続
 4.4.2 コンデンサの直列接続
4.5 コンデンサに蓄えられるエネルギー
4.6 誘電体とコンデンサ
 4.6.1 誘電体と誘電分極
 4.6.2 誘電体を用いたコンデンサ
演習問題

5. 電流と抵抗
5.1 電流
 5.1.1 正味の電荷の移動
 5.1.2 電流密度
 5.1.3 電流と電流密度
5.2 抵抗
 5.2.1 抵抗と抵抗率
 5.2.2 抵抗器
 5.2.3 抵抗とオームの法則
 5.2.4 複数の抵抗器の接続
 5.2.5 回路の電力
演習問題

6. 応用技術その1
6.1 コピー機(複写機)とレーザプリンタ
6.2 静電塗装
6.3 静電モータ
6.4 避雷針
6.5 タッチパネル
6.6 メモリ集積回路(DRAM)
6.7 加速度センサ
6.8 AED(自動体外式除細動器)
6.9 ピエゾ素子とスマートフォン

7. 磁荷と磁場
7.1 磁石のモデル
 7.1.1 磁荷と電荷の一致点と相違点
 7.1.2 磁気双極子モデル
 7.1.3 電流ループモデル
 7.1.4 磁気双極子モデルと電流ループモデルの等価性
 7.1.5 磁性体(磁石)
7.2 ローレンツ力と電流に働く力
 7.2.1 ローレンツ力と磁束密度
 7.2.2 電流が流れる導線に働く力
7.3 ローレンツ力と磁場についてのさらなる知識
 7.3.1 ローレンツ力に関する疑問
 7.3.2 磁場の本質
演習問題

8. 電流と磁場
8.1 ビオ・サバールの法則
8.2 ビオ・サバールの法則を用いた磁場の計算
 8.2.1 直線電流がつくる磁場
 8.2.2 円弧電流がつくる磁場
8.3 アンペール(アンペア)の法則─周回積分の法則─
8.4 アンペールの法則を用いた磁場の計算
 8.4.1 直線電流がつくる磁場
 8.4.2 ソレノイドコイルに流れる電流がつくる磁場
8.5 磁場におけるガウスの法則
演習問題

9. 誘導とインダクタンス
9.1 ファラデーの法則とレンツの法則
 9.1.1 磁束
 9.1.2 ファラデーの法則とレンツの法則
 9.1.3 誘導と座標系
9.2 誘導電場
 9.2.1 誘導起電力の本質
 9.2.2 クーロン電場と誘導電場
 9.2.3 渦電流
 9.2.4 表皮効果
9.3 インダクタンス
 9.3.1 自己誘導と自己インダクタンス
 9.3.2 相互誘導と相互インダクタンス
演習問題

10. マクスウェル方程式と電磁波
10.1 変位電流とアンペールの法則の拡張
 10.1.1 変位電流
 10.1.2 アンペールの法則の拡張─アンペール・マクスウェルの法則─
10.2 マクスウェル方程式
 10.2.1 積分形式によるマクスウェル方程式
 10.2.2 微分形式による真空中のマクスウェル方程式
 10.2.3 発散と回転,およびベクトル演算子を用いた表記
10.3 電磁波
 10.3.1 電場と磁場の波動方程式
 10.3.2 一般的な1次元波動方程式の解
 10.3.3 電場と磁場の1次元波動方程式の解
 10.3.4 電磁波の導出
10.4 電磁波の利用
 10.4.1 電波の送信と受信
 10.4.2 変調と復調
演習問題

11. 応用技術その2
11.1 磁気ディスク装置
11.2 モータ
11.3 発電機
11.4 マイクロフォンとスピーカ
11.5 電磁加熱調理器
11.6 MRI(核磁気共鳴画像)診断装置とCT診断装置

演習問題略解
索引

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