E: 第8章 電磁場の方程式
教科書第8章「電磁場の方程式」に沿い、変位電流、Maxwell方程式、波動方程式、伝搬、Poyntingの定理を学びます。位相、媒質、偏波、境界、観測方向を動かし、式を「進む矢印・戻る矢印・運ばれるエネルギー」として読みます。
図から選ぶE編
E-1伝搬・偏波・境界・放射$\vec E$、$\vec H$、$\vec S$ の直交関係から、反射係数と双極子放射までを動かします。
E-2変位電流・Maxwell方程式・Poyntingの定理導線電流と変位電流をつなぎ、波動方程式と場のエネルギー収支へ進みます。
波を読む六つの視点
伝搬$v=1/\sqrt{\mu\varepsilon}$ と $\lambda=v/f$ を媒質ごとに比較します。
偏波直交する二成分の振幅比と位相差から、直線・楕円・円偏波を作ります。
境界$\Gamma=(Z_2-Z_1)/(Z_2+Z_1)$ を、入射波・反射波・透過波の矢印と電力収支で確認します。
放射振動双極子の遠方界が $\sin\theta/r$ に比例し、軸上では0、横方向で最大になることを見ます。
変位電流$I_d=d\mathit{\Phi}_D/dt$ によって、充電コンデンサの導線と極板間でAmpereの法則をつなぎます。
エネルギー収支$\partial u/\partial t+\nabla\cdot\vec S=-\vec J\cdot\vec E$ を、動く波束と検査体積で確認します。