電磁気学と自由主義

個人的な電磁気学の勉強メモと、自由主義思想に関するメモ。

電気回路とマクスウェル方程式

■電気回路は、電場×磁場の電磁エネルギーの流れを以下に集約している。

・電池…電場×磁場のエネルギーを生み出す(供給する)。
コンデンサキャパシタ)…電磁エネルギーのうち、電場エネルギーのみを蓄える。
・コイル(インダクタ)…電磁エネルギーのうち、磁場エネルギーのみを蓄える。
・抵抗…電場×磁場のエネルギーを消費する。

・電圧…電場のかわり
・電流…磁場のかわり

・電磁エネルギーの大きさと移動…E×H
・抵抗(長さd、半径r、断面積S、断面積を囲む閉曲線s)で消費される電磁エネルギー
 ∫(E×H)dS=∫(E×H)・(dd×ds)=∫(E・dd)∲(H・ds)=VI

※「電流が電磁エネルギーを運んでいる」のではない!!(電磁波=光がエネルギーを運ぶ)
※つまり、「抵抗に導線をつたって電流が供給され、電気エネルギーが消費される」モデルは大間違い。
※抵抗に電圧と電流(電場エネ×磁場エネ)が供給され、消費されている。
※電磁エネルギは導体外部の空間を流れ、導線はそのガイドとして機能する。
 そして導線に抵抗があると、周囲空間の電磁エネルギの一部が導体内部に入り込み、
 ジュール熱に転化する。
※ある場所の電磁エネルギーが失われる=ジュール熱に転化するor移動する

■電気回路(定常状態)においては、磁場の時間変化・電場の時間変化がないということ。
 =定電流・定電圧が抵抗に供給されている状態ということ。
 =電池を定電圧源かつ定電流源とみなせるということ。

①マクスウェルの方程式から、定常状態においてrotE=0。

「rotE=0」は電位が定義可能な条件。
rotE=0ということは、電場×距離の周回積分がゼロということ。(キルヒホッフの電圧則)

②マクスウェルの方程式から、定常状態においてrotH=i。

「rotH≠0」から、磁位は定義できない。
rotH=iということは、磁場×距離の周回積分がIということ。

■定常状態に至るまでは、電場・磁場の時間変化がある。
 電圧(電場)が徐々に大きくなる⇒磁場(電流)が発生⇒電場が発生…