大学の電磁気学ってめっちゃ難しいんだけど…
大学レベルの数学が理解できていないと、結構厳しいかもしれないね。まずは全体をしっかりと理解して、どのような勉強をしていくかを見ていこう。
今回から、電磁気学の解説をしていきます。第一回目の講義は全体像をしっかりと把握するところから始めましょう。
YouTubeでも解説していますので、そちらも是非参考にしていただければと思います。
大学の電磁気学の全体像
まずは電磁気学で学習する内容について、項目を見ておきましょう。
大学や学部によって、結構変わってくるかもしれませんが、基本は上記のような内容を学ぶことになります。
また、高校物理で習う内容を図でまとめたものを下図に示しますね。
こんな感じで、電磁気学の部分と電気回路の部分で別れるようになります。
大学の電磁気学の授業では、左側の電磁気学の部分を中心に学ぶことが多いので、こちらをメインに解説していきます。
この電磁気学の内容をまとめた図を下に示しますね。
このような形でまとめられます。
すごくざっくりと言うと、電荷、電位、電場、電流、磁場の関係性を学ぶような形になります。
それぞれの関係性については、なんとかの法則っていう形で、結ばれていたりしますので、その内容についても理解していきます。
高校レベルと大学レベルの違い
高校レベルでは基本的に微分積分を物理に持ち込まないような感じになっているのですが、
大学レベルだと、呼吸をするが如く、至る所で微分積分が出てきます。
初学者の鬼門となるのは、ベクトルを微分積分するところではないでしょうか？
先ほどの全体像の図の中にも、見慣れない式が並んでいたり、高校で習った形じゃなくなっていたりしています。
これらを理解するために、大学ではベクトル解析と呼ばれるような数学分野を勉強することになるのですが、なかなかイメージしにくくとっつきにくい内容になっています。
しかし、この微分積分をしっかりと理解できるようになると、高校レベルの範囲よりもずっと一般化された式へ落とし込むことができます。
まぁつまりは色んな場面で使えるような式に変形できるということですね。
数学なんてキライだー！
そんな方々にもわかるように解説していく予定なので安心してね。
最終的に電磁気学で帰着する方程式
電磁気学での現象は、マクスウェルの方程式と呼ばれる4つの方程式で表現されることになります。
マクスウェルの方程式には微分形と積分形の2つの形があります。
よって、式的には8つ、法則の内容については4つを理解することを目指していきます。
また後日記事にして解説しますので、今はこれらの方程式を理解していけばいいんだな、と思っていただければと思います。
まとめ
今回は大学レベルの電磁気学の全体像について説明しました。
内容自体は高校レベルとかぶっていることも多いのですが、より一般的な形で表現するために、ゴリゴリ微分積分が出てきます。
微分積分が苦手な方々にも理解できるように解説していきますので、次回以降も楽しみにしていただければと思います。
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