お勉強しようUz〕 物理 電磁気

2017/4-2011/8 Yuji.W

☆電磁気☆

. 物理 電磁気 _〔物理定数

★ ベクトル <> 単位ベクトル <-u> 縦ベクトル <) 内積 * 外積 #
 微分 ; 
時間微分 ' 積分 $ 10^x=Ten(x) exp(i*x)=expi(x)

【国際単位系(SI系)】クーロン力定数 ke=1/(4Pi*ε0) ke/c^2=μ0/4Pi=Ten(-7)
 電場 <E> 磁場 <B> ベクトルポテンシャル <A>

【CGS静電単位系】ke=1_無次元 <Bcgs>=c*<B> <Acgs>=c*<A>

★ 速さ(対光速比) b 相対論的効果率 Γ(b)=1/root(1-b^2)
 運動量(光速倍) pc 質量(光速の2乗倍) @m 時間(光速倍) tc

☆電磁気☆

■【 電荷 】

電磁気力を作る、または、感じる性質を持つ粒子を、「電荷を持つ粒子」という。電荷は2種類ある。普通、「正」と「負」と言って区別する。電荷には、最小の単位があり、電荷を持つ粒子の電荷は、その整数倍にしかならない。「正」の電荷の最小単位と「負」の電荷の最小単位の大きさは等しい。

※ 「クォーク」まで考えると、電荷の 1/3 倍や 2/3倍がありうる。ただ、クォーク単体は、観測されないから、電荷は最小単位の整数倍のみと考えてよい。

■【 電磁気 】

@ 電荷は周りに電場を作り出す。動いている電荷はさらに磁場も作り出す。

A 電荷は電場から力を受ける。動いている電荷はさらに磁場からも力を受ける。

B 磁場が時間的に変化すると電場を作り出し、電場が時間的に変化すると磁場を作り出す。電流が流れれば、電場は変化するから磁場を作る。

C 磁荷はない。※ 仮想的に磁荷があるとすると便利な事もある。

■【 重ね合わせの原理 】

2つの電荷 一方の電荷が作る電場 <E1> 他方の電荷が作る電場 <E2> 2つの電荷が作る電場 <E>

 <E>=<E1>+<E2> .単純なベクトルの足し算になる。2つの電荷が相互作用しあって、別の場を作ったりはしない。

☆電気☆

■【電荷】電子の電荷の大きさ e=1.602 176 565*Ten(-19)_C

 1_C~e*6.242*Ten(18) 6.242*Ten(18)_個~1.037*Ten(-5)_mol

 1_C=1_A*1_sec 1_eV=e_J

★ 単三電池 2000クーロン 1_A で 2000_sec~33_min

★ 雷~10_C 100_kA 1/10000_sec

■【仕事_J/sec】冷蔵庫 6_W 電子レンジ 700_W 掃除機 700_W 髪乾燥機 1200_W 湯沸かし器 1250_W

■【家庭電化製品】

豆電球 1.5_V 0.3_A 5_Ω 0.45_W 単三電池で 2000/0.3~6667_sec~111_min

LED 1.5_V 0.1_A 15_Ω 0.15_W

白熱電球 100_V 0.6_A 167_Ω 60_W

湯沸かし器 100_V 10_A 10_Ω 1_kW

冷蔵庫 6_W 電子レンジ 700_W 掃除機 700_W 髪乾燥機 1200_W

※ 100_W~(10kgの物を1m上に1秒間で持ち上げるのに使うエネルギー)

■ [J]=[N*m]=[C*V]

■ 電荷 [C] 電流 [A]=[C/sec] 電圧 [V]=[J/C] 電場 [N/C]=[V/m]

■ 静電容量 [F]=[C/V] 誘電率 [F/m]

真空の誘電率 ε0=Ten(7)/(4Pi*c^2)~8.85418782*Ten(-12)_F/m

 ke=1/(4Pi*ε0)=c^2*Ten(-7)~9*Ten(9)_N*m^2/C^2

☆磁気☆

■ 磁束 [Wb] 磁場(磁束密度) [T]=[Wb/m^2]=[N*sec/(C*m)] 1_Gauss=Ten(-5)_T

■ 地磁気 0.5_G 棒磁石 0.2_T スピーカー 1_T USA磁場研究所 50_T

■ 磁荷はない。ただし、あると仮定して話を進めると簡単なことがある。

1Wb同士、1m離れた磁荷にかかる力 6.33*Ten(4)_N~600_kg重

板磁石~1グラム重/cm^2

ネオジム磁石~1グラムで 1kgの物を持ち上げることができる

◇物質内の原子の数◇

◆ 原子1個の質量 m 密度 ρ 数密度 n

■ n=ρ/m 

★ 銅 m=64_g/mol=[64*Ten(-3)]/[6.022*Ten(23)]_kg/個 ρ=8.9*Ten(3)_kg/m^3

 n=[8.9*Ten(3)]*[6.022*Ten(23)]/[64*Ten(-3)]=8.4*Ten(28)~100万モル {固体ってずいぶん詰まっているんだ!知らなかった!2015/8}

{ひとつひとつ考えていくと簡単!2015/8}

◇電流の電子が動く速さ◇

◎ 電流内の電子の速さ

◆ 電流 I 電子の電荷 e 電子の動く速さ v ?

電流内の電子の数線密度 λ 電子の数密度 n=原子の数密度 電線の断面積 S λ=n*S

■ I=e*λ*v v=I/(e*λ) 

★ I=1_A 銅線 S=Ten(-8)_m^2 λ=[8.4*Ten(28)]*Ten(-8)=8.4*Ten(20)_個/m ‖

 v=1/{[1.602*Ten(-19)]*[8.4*Ten(20)]}~0.0074_m/sec=7.4_mm/sec

『電流内の電子の動く速さ』 2015/8

■ 銅の数密度 n=8.4*Ten(28) 銅線の断面積 Ten(-2)_mm^2=Ten(-8)_m^2

電流 1_A 電流内の電子の動く速さ v=7.4_mm/sec ※ 全体としての速さ(ドリフト)

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