電磁気B木曜2007おさらい1

第1回おさらい

今日のおしながき

• -1 ガイダンス
  • -1.1　自己紹介とかいろいろ
• 0 序論
  • 0.0 電磁気学で学ぶこと
  • 0.1 LC回路と力学の復習

今日のまとめと反省

まずは自己紹介を簡単にしてから，成績評価，参考図書，この講義のルール等について，ひととおり説明する．それから夏学期の学生による授業評価アンケートの結果も紹介．ここまではいつもの調子でやる．実は電磁気は2年ぶりで，電磁気Bは3年ぶりであるので，いつも以上に緊張していた．夏学期には力学Bを2コース担当していて，その時の反省から，もうちょっとみなさんを高みに連れていこうと意気込んでいるので，与太話はここら編にして，早速電磁気の話に移る．

それでも，今日は電磁気の話をまじめにはじめるのではなくて，この講義で学ぶことをおおざっぱに概観してみることを目標に始める．最初はほんとうに「この電磁気で学ぶこと」を話す．大きくまとめてみると，電場と磁場の物理的性質を基本原理から理解することである．「電場と磁場の決まり方」を理解したいわけである．さらに，ものすごくおおざっぱにいえば，コンデンサーとコイルと後は電磁誘導がわかればそれなりのレベルになっているといっていいだろう．ただし，力学のときの「力」という概念もそうであるように，この電場・磁場は目で見るのは難しい．それをどう理解するかが重要なところである．もちろん，我々の生活に電磁現象は密接に関係しているし，この後，物理を専攻しないとしても，他の分野でもっとも関連する，あるいはなんらかの意味で知識が必要とされるのは電磁気であるように思われる．例えば，工学でも生物系でも，実験するときにはなんらかの電磁現象がその測定系に関係しているはずである．

目標を宣言したので，具体例を示しておこうとして，RLC回路の話からする．抵抗とコイルとコンデンサーを直列につないだ回路である．それぞれの部品の説明をしたが，それらは講義の中できちんと大学の物理として見直す素材なので，今日は理解できなくてもよい．上にも書いたように，素材としてのコイルとコンデンサーを最初に登場させておいた．土曜ワイド劇場的にいえば，「伏線」なわけで，後でこれらが気持ちよく「落とされる」ところを感じてほしいと思う．今日の「落ち」はそちらではなくて，夏学期の力学との対応関係を示しておいて，力学とのアナロジーから「エネルギー」を見てみようとした．来週はそこからエネルギーに対する推測を紹介するところからはじめよう．

今日の小道具

• 小田嶋さんにつくってもらった金属の筒と磁石のセット．筒には落下中の磁石がよく見えるようにスリットが入っている．これは，まあ反重力発生装置のように見えて，ゆっくり落ちる磁石を眺めると，時間がゆっくりと進んでいるようで，なんとなく癒されます．

今日の宿題

• なし

配布するファイル

• なし

今日の質問

なんだか，それなりに質問が出ました．いい感じです．これは加藤さんの雰囲気がよかったせいでしょうか．

外力はf(t)?

黒板にはf(x)と書いてしまっていました．一般にそうでもいいのですが，外力は時間に依存していてf(t)と書く方がよかったです．力学との対応もそちらの方が自然です．

なぜコイルの電圧はマイナス?

これは電磁誘導の結果で，電流の変化があると，それと反対向きの起電力が生じる．その「反対向き」を表すのが，このマイナスである．電圧のつりあいの式ではそのマイナスはなくなっていたが，これは電池側の電位差をそれぞれの部品が下げてつりあっているので，その方向に正しくとったわけである．詳しい話はまたコイルが出てきたとき解説します．

なんでLC回路と呼ぶの?

コイルの自己インダクタンスと呼ばれる係数をL,コンデンサーの電気容量をCとかく習慣があり，それをつなげたのでLC回路と呼びます．抵抗の抵抗係数Rを加えると，RLC回路です．どうしてアルファベティックないのですかね?この順番の理由は良く知りません．

何回目くらいに高校の物理を越える?

これは．．．最初の数回はサボろうとしてる???高校の物理とは全く関係なしに，講義は構成するつもりです．ですから，高校の物理と同じ公式?が出てくることがあるかもしれませんが，全てはもっと第一原理的に説明されます．それから，微積分やベクトル解析の知識は遠慮なく使うので，その意味で高校の物理とは違ったものになるはずです．それから，フレミングの法則って，普通の電磁気では出てきません．それはベクトル積で表せますね．フレミングの法則ってのは，ベクトル積を知らない(教えられない)世代にのみ有効になっているのかもしれません．教育学の歴史的に何かしら重要な貢献や背景があったかもしれませんが，そこらへんはよく知りません．

BとEなのか?

磁場をBとすることに抵抗がある学生さんがいるようでした．これは難しい問題です．ファインマンの本はBとEが大事派です．この講義でもその立場をとることにします．

今日の投票用紙の裏より

毎回，投票用紙を回すので，そこにコメント頂ければ，このページや次回の講義のときに回答したいと思います．今回はとくにコメントはなかったです．

今日の雑談

• 今日の投票数は， 86でした．初期条件としてはこんなものでしょうか?二限の講義なので，この8割の人数を最終回まで残すことは高くない目標だと思います．その上で，アンケートの総合評価を4点台に載せることをこのクラスの目標とします．
• 今日のアンケート

この講義に望むことは?

• まだ慣れていないのか，そんなに解答はもらえませんでした．
  • 「たんい」「てんすう」「優」
• まあまあそんなもんでしょうね．
• 今回は久々の電磁気ということで，前日はまたよく眠れませんでした．もう6年目にはいるというのに，初回の講義はいつも緊張します．よいものを持って帰ってもらえるようにがんばります．このWEBページもここ数年同じ体制になって，ほぼマンネリ状態です．それでも，一部のマニアックなファンが生まれるようにコツコツ更新していきますよ．
• どうぞ半年間よろしくお願いします．

今回のWEB投票

• 今日の講義の出来は?

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