先に学ぶ内容電磁誘導と交流単振動

電気振動と電磁波

まずLC⁠回路の電荷が振動する理由を導く。次に電場と磁場の法則から、真空中を電磁波が伝わるしくみと速さを求める。

電荷が初めの半分になった瞬間、電流の大きさは最大値の何倍か?

式から現象を説明する

  1. 1コイルとコンデンサーの電位差から回路の式を立てるL dIdt=⁠−QC……
  2. 2I = dQ/dt⁠を代入し、ばねの式と見比べるd²Qdt²=⁠−QL C……
  3. 3初めの条件から、電荷と電流の式を決めるQ = Q₀ cos ωt⁠,I = −Q₀ω sin ωt……
  4. 4回路の式にI⁠を掛け、エネルギー保存を導く½ Q²C+⁠½ L I²=⁠½ Q₀²C……
  5. 5電荷が半分のときの電流を求める|I|Imax=⁠√32……
  6. 6抵抗を入れて、電荷が符号を変えるかを調べるL d²Qdt²+⁠R dQdt+⁠QC=⁠0……
  7. 7ラジオの値を入れて、振動数を求めるf=⁠12π √(L C)……
  8. 8変化する電場と磁場を結ぶ、新しい法則を使う∮ B · dl=⁠μ₀ I + μ₀ ε₀ dΦEdt……
  9. 9電場と磁場の変化が、波として伝わるしくみを見るE ⊥ B⁠,E ⊥ 進行方向⁠,B ⊥ 進行方向……
  10. 10電磁波の速さをε₀⁠とμ₀⁠から計算するc=⁠1√(ε₀ μ₀)……
  11. ここから発展:波長と身近な電磁波
  12. 11波長で並べるλ=⁠cf……