電気回路素子を理解するための電気磁気学

皆さん，こんにちは．著者の佐藤宣夫（さとうのぶお）です．このテキストの紹介文をご覧いただいたご縁に，心より感謝申し上げます．
　さて，「電気磁気学」と聞くと，なんだか難しそう…と思われるかもしれません．でも，もし理解できたら，きっとカッコイイはずです．そのためにも，ぜひ実際のテキストを手に取っていただき，冒頭のカラー図――乾電池と豆電球の回路――をご覧いただけると嬉しいです．豆電球が点灯しているのは，乾電池に蓄えられたエネルギーが，どのような過程を経て伝達されているのか？その不思議な現象を理解することこそが，電気磁気学の魅力なのだと思います．
　本書のタイトルを「電磁気学」ではなく「電気磁気学」としたのは，まず電界（電場）と磁界（磁場）を個別に理解することから始めるという意図によるものです．さらに，電気・電子工学出身の私自身の経験から，「電気と磁気の相互作用の追究」よりも，「人類の生活を便利にするために発明された電気回路」と，そこに用いられる素子（キャパシタ，インダクタ，電気抵抗）への理解を深めることが重要だと感じています．「学生時代に，こんな流れで学びたかったな」という思いも込めています．
　本テキストのこだわりの一つは，私たちの目の前で起こる電気磁気現象が，「縦，横，高さ，そして時間」という4次元時空の中で生じているという点です．しかし，電気回路素子においては，その現象を「時間の関数として扱える」という工学的な利便性に着目することで，その面白さと凄さを伝えたいと考えました．そのため，まずは「4次元時空」を意識したアプローチで基本を解説し，その後，電磁気現象が電気回路素子の中でどのように空間的に閉じ込められ，時間の振る舞いだけに注目できるのか――その道標を示しています．
　もう一つのこだわりは，「電流が流れる」と表現されてきた現象を，「電流が導通する」と記述している点です．電流が単に存在しているのではなく，何らかの物理現象に導かれているという視点に立つことで，より深い洞察が得られると確信しています．
　とはいえ，「電気磁気学は難しい…」というのは，私自身も自覚しています．でも，私たちの身の回りにある，想像をはるかに超える規模で広がっている「奇妙奇天烈摩訶不思議」な電磁気現象を理解できたら，ワクワクしませんか？人類が唯一利用できている（かもしれない）素粒子である「電子」を，キャパシタ，インダクタ，抵抗素子といった電気回路素子が巧みに空間的に閉じ込めている――そんな事象を解き明かすことが，本テキストの目標です．
さらに，「物理単位の明記」，「文章の簡潔さ」，「豊富な図版の活用」の3点にもこだわりました．これらが，電気磁気学を学ぶ皆さんの理解を助ける一助となると信じているからです．
　「学んだ後にしか理解できない」という格言がありますが，知識として習得できたときこそ，その真価が明らかになります．この一冊が，皆さんの「電磁気現象の理解への挑戦」の素晴らしい入口（再びの挑戦も含めて！）となることを願っております．

目次

1．電気磁気学で扱う物理単位
1.1　国際単位系（SI）　
　1.1.1　7つの基本単位　
　1.1.2　組立単位　
　1.1.3　接頭語　
1.2　次元解析　
　1.2.1　4つの基準　
　1.2.2　実用単位　
　1.2.3　単位記号と量記号　
1.3　エネルギーとその形態　
　1.3.1　エネルギーとその単位　
　1.3.2　最小単位と最小作用の原理　
　1.3.3　物理単位からの理解　
演習問題

2．電気磁気学で扱うベクトル解析
2.1　ベクトル解析　
　2.1.1　スカラー場とベクトル場　
　2.1.2　ベクトルの演算と名称　
　2.1.3　勾配　
2.2　ストークスの定理　
　2.2.1　線積分と面積分　
　2.2.2　回転　
　2.2.3　回転のイメージ　
2.3　ガウスの定理　
　2.3.1　面積分と体積分　
　2.3.2　発散　
　2.3.3　発散のイメージ　
演習問題

3．電荷
3.1　物質の種類　
　3.1.1　物質が有する電気　
　3.1.2　電子　
　3.1.3　導体，絶縁体，半導体　
3.2　電荷の性質　
　3.2.1　電荷の単位　
　3.2.2　帯電　
　3.2.3　静電気　
3.3　点電荷に作用する力　
　3.3.1　静電気力　
　3.3.2　電荷分布　
　3.3.3　電荷密度　
演習問題

4．電位
4.1　静電ポテンシャル　
　4.1.1　空間状態値　
　4.1.2　静電エネルギーと電位差　
　4.1.3　電位の基準　
4.2　電気力線　
　4.2.1　電気力線の特徴　
　4.2.2　電気力線の様子　
　4.2.3　電気力線の描画　
4.3　等電位面　
　4.3.1　等電位で結ぶ面　
　4.3.2　等電位面での静電気力　
　4.3.3　等電位面での静電エネルギー　
演習問題

5．電界
5.1　電界　
　5.1.1　電界強度　
　ほか

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