学部で学ぶ電磁気学 第8章 電磁界を表す方程式
学部で学ぶ電磁気学の第8章として、変位電流、マックスウェルの方程式、電磁波に対する波動方程式、電磁波の伝搬、正弦的に変動する電磁波、ポインティングの定理を順に学びます。
第8章の節と3D教材
8.1 変位電流伝導電流と変位電流が同じ周回磁界を作ることを確かめます。
8.2 マックスウェルの方程式積分形と微分形を源・面・境界へ対応づけます。
8.3 電磁波に対する波動方程式電界と磁界が互いを作りながら進む関係を見ます。
8.4 電磁波の伝搬$\vec E$、$\vec H$、伝搬方向の直交関係を追います。
8.5 正弦的に変動する電磁波振幅・位相・波長・周波数を動かし、電界と磁界の正弦変化を確かめます。
8.6 ポインティングの定理場のエネルギー密度と空間を流れる電力を照合します。
場から波を読む視点
伝搬$v=1/\sqrt{\mu\varepsilon}$ と $\lambda=v/f$ を媒質ごとに比較します。
偏波と境界電界・磁界・伝搬方向の直交関係を保ちながら、偏波、反射、透過を動かします。
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。