学部で学ぶ電磁気学 第4章 電流
学部で学ぶ電磁気学の第4章として、電気抵抗、電流密度、伝導モデル、電源と起電力、電気回路と電力、定常電流界と静電界を順に学びます。
第4章の節と3D教材
4.1 電流と電気抵抗長さ・断面・導電率・温度から抵抗を読みます。
4.2 電流密度面の向きと電流密度の流束を積分します。
4.3 電気伝導モデル熱運動と衝突の中の平均ドリフトを見ます。
4.4 電源と起電力電源内部で電荷を高電位側へ戻す作用を追います。
4.5 電気回路と電力電流密度と電界から熱へ移る電力密度を求めます。
4.6 定常電流界と静電界材料境界での電位と法線電流のつながりを見ます。
流れを読む四つの視点
面を横切る量$I=\displaystyle\int_S\vec i\cdot\vec n\,dS$ で流線の密度と面の向きを結びます。
局所の材料則$\vec i=\chi\vec E$ を使い、同じ電界でも材料で流れ方が変わることを見ます。
蓄積しない条件$\nabla\cdot\vec i=0$ を、微小体積へ入る量と出る量の帳尻として読みます。
熱へ移る電力$p=\vec i\cdot\vec E$ を色と体積積分で追い、電源の仕事と照合します。