電磁気

コイルに対して磁石を動かす、磁石に対してコイルを動かす････こういう場合にコイルには起電力が生じ、回路を作ってやると誘導電流が流れます。または磁場中で導体棒を動かすときも誘導起電力が生じます。今回は、電磁誘導について解説します。

導体や半導体に磁場をかけることで、内部を運動する電子などのキャリアにローレンツ力がかかります。そのため、導体内部ではキャリアの偏りが生じて、電位差を生じます。この現象をホール効果といい、この電位差をホール電圧といいます。

荷電粒子を加速するための装置の一つが今回解説する「サイクロトロン」です。サイクロトロンはローレンツ力と電場からの力の組み合わせにより、荷電粒子を加速することができます。サイクロトロンは円運動しながら加速していくため、直線加速器にくらべて、非常にコンパクトにできるのが特長です。

ローレンツ力は荷電粒子に対して仕事をしない。よってエネルギーは増減しない。磁場に垂直に進入した場合は、荷電粒子は等速円運動をし、その周期は荷電粒子の速さに無関係である。磁場に斜めに進入した場合は、螺旋（らせん）運動をおこなう。

フレミングの法則で出てきた、導線にはたらく力はどこからきているのでしょうか？ここではその原因として、導体中の電子にはたらく力（ローレンツ力）を考えてみます。

メートルブリッジは基本的にはホイートストンブリッジとほぼ同じです。

スイッチを入れた直後はコンデンサーは導線十分時間が経過した後は、コンデンサーは断線とみなしてよい。電荷総量が保存される。コンデンサーは交流を通す。

コンデンサーの電気容量についての解説

電荷 q が電場 E から受ける力 F の計算は　F=qE　です。コンデンサーの極板はそれぞれ電荷 Q 、-Q を持っています。コンデンサー内の電場の大きさは E です。では、コンデンサー極板の受ける力の大きさは　F=QE　ではないか？ と多くの人が勘違いします。しかし、1/2QEなのです。なぜでしょうか？

コンデンサーに蓄えられるエネルギーについて解説しています。また、電池のする仕事とコンデンサーのエネルギーの関係についても言及しています。

コンデンサーの並列・直列接続の解説　および、注意すべき点などについて詳しく解説しています。

アンペール法則について説明し、直線電流と磁場の関係式と、ソレノイド内部磁場の式を導いています。

電池の起電力と内部抵抗の関係について解説しています。また、抵抗での消費電力についても解説しています。

「フレミングの左手の法則」ジョン・フレミング（イギリス　1849-1945）が考案した、電流が磁場から受ける力の向きを示す法則です。覚えておくと便利です。

電磁気は力学とともに入試で非常に良く出る分野です。十二分に対策をしましょう。右手の法則や右ねじの法則、フレミングの左手則、レンツの規則などいろいろな法則や式が登場しますが、電磁気分野については、ある程度「公式」を覚えるという作業が必要になることは事実です。

複雑な回路をどう考えるべきか？キルヒホッフの法則（キルヒホフの法則）がその答えになります。今回は、キルヒホッフの法則について丁寧に解説します。

電圧計の仕組みは、電流計と同じで、電流を測っています。しかし、そのままでは測定範囲が狭く、実用的ではありません。そこで、倍率器を接続して、測定範囲を広げるわけです。電圧計の測定範囲を広げるためには、倍率器といわれる抵抗 を、電圧計と直列に接続します。

電流計、電圧計も検流計も、その基本原理は同じです。しかし、そのままでは測定範囲が非常に狭く、実用的ではありません。そこで、電流計の場合は、分流器を取り付けるのです。

覚え方・・・私は (I=) ブスネ (vSne) 電流の式　$I=envS$　導出を考えます。電流 I 、電子電気量 e 、電子密度 n 、電子平均速さ v 、導線の断面積 S

ガウスの法則として知られている式N=4πkQこれは、電荷 Q から出ている電気力線総本数 N を示しています。今回はこのガウスの法則について考えていきます。