- 発売日：2025/10/01
- 出版社：コロナ社
- ISBN：9784339015010
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電気回路素子を理解するための 電気磁気学
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通常価格
2,970 円（税込）
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あたり
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商品説明
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．
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
5.1.2 電界強度の算出
5.1.3 静電界と静電気力
5.2 電界の性質と電界エネルギー
5.2.1 電界の性質
5.2.2 電荷間力と仕事
5.2.3 電界エネルギー
5.3 電界のガウスの法則
5.3.1 電気力線と電界
5.3.2 積分形による扱い
5.3.3 2枚の電極板と静電エネルギー
演習問題
6．電界中の物質
6.1 電界に反応する電荷
6.1.1 静電誘導
6.1.2 静電遮蔽
6.1.3 静電誘導電界
6.2 誘電体
6.2.1 電気双極子
6.2.2 電気感受率
6.2.3 常誘電性と強誘電性
6.3 静電容量の増減
6.3.1 誘電体の作用
6.3.2 誘電率
6.3.3 電束と電束密度
演習問題
7．電流
7.1 電気伝導
7.1.1 電流密度
7.1.2 電流素片
7.1.3 電荷保存則
7.2 散乱現象
7.2.1 摩擦と粘性
7.2.2 減速力
7.2.3 オームの法則
7.3 電圧と電流の関係
7.3.1 電気抵抗率
7.3.2 電気伝導率
7.3.3 電力と電力量
演習問題
8．磁界
8.1 磁束と磁束密度
8.1.1 磁極と磁束
8.1.2 静磁気力
8.1.3 磁界のガウスの法則
8.2 電流による磁気作用
8.2.1 アンペールの法則
8.2.2 ビオ・サバールの法則
8.2.3 直線電流と円形電流による磁界
8.3 電流と磁界のエネルギー
8.3.1 電流が受ける磁界からの力
8.3.2 ローレンツ力
8.3.3 磁界エネルギー密度
演習問題
9．磁界中の物質
9.1 磁性体
9.1.1 磁化
9.1.2 磁気分極と磁化電流
9.1.3 磁界強度と磁束密度
9.2 磁性体の種類
9.2.1 反磁性体
9.2.2 常磁性体
9.2.3 強磁性体
9.3 電磁界の相互的関係
9.3.1 磁束と磁束密度
9.3.2 E-H対応とE-B対応
9.3.3 源と力の関係
演習問題
10．電磁誘導
10.1 磁束の変化
10.1.1 誘導起電力
10.1.2 インダクタに発生する起電力
10.1.3 強磁性体を利用したインダクタ
10.2 変位電流
10.2.1 電極板に含まれる電荷量
10.2.2 電界の時間変化
10.2.3 拡張されたアンペールの法則
10.3 ポインティングベクトル
10.3.1 電界と磁界の共存
10.3.2 エネルギーの移動
10.3.3 平行平板電極間の電界と磁界
演習問題
11．電磁波
11.1 マクスウェル方程式
11.1.1 積分形と微分形
11.1.2 積分形のマクスウェル方程式
11.1.3 微分形のマクスウェル方程式
11.2 波動方程式の導出
11.2.1 光の速度
11.2.2 波動方程式
11.2.3 電磁エネルギー保存則
11.3 次なる学問体系へ
11.3.1 電磁ポテンシャル
11.3.2 ゲージ理論
11.3.3 現代物理学への展開
演習問題
12．電気回路素子とインピーダンス
12.1 蓄電素子
12.1.1 キャパシタ
12.1.2 電界エネルギー
12.1.3 誘電率の次元解析
12.2 誘導素子
12.2.1 インダクタ
12.2.2 磁界エネルギー
12.2.3 透磁率の次元解析
12.3 抵抗素子
12.3.1 電気抵抗
12.3.2 エネルギーの消費
12.3.3 電気抵抗率の次元解析
12.4 インピーダンス
12.4.1 分布定数回路
12.4.2 集中定数回路
12.4.3 大きさと位相
演習問題
引用・参考文献
索引
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
5.1.2 電界強度の算出
5.1.3 静電界と静電気力
5.2 電界の性質と電界エネルギー
5.2.1 電界の性質
5.2.2 電荷間力と仕事
5.2.3 電界エネルギー
5.3 電界のガウスの法則
5.3.1 電気力線と電界
5.3.2 積分形による扱い
5.3.3 2枚の電極板と静電エネルギー
演習問題
6．電界中の物質
6.1 電界に反応する電荷
6.1.1 静電誘導
6.1.2 静電遮蔽
6.1.3 静電誘導電界
6.2 誘電体
6.2.1 電気双極子
6.2.2 電気感受率
6.2.3 常誘電性と強誘電性
6.3 静電容量の増減
6.3.1 誘電体の作用
6.3.2 誘電率
6.3.3 電束と電束密度
演習問題
7．電流
7.1 電気伝導
7.1.1 電流密度
7.1.2 電流素片
7.1.3 電荷保存則
7.2 散乱現象
7.2.1 摩擦と粘性
7.2.2 減速力
7.2.3 オームの法則
7.3 電圧と電流の関係
7.3.1 電気抵抗率
7.3.2 電気伝導率
7.3.3 電力と電力量
演習問題
8．磁界
8.1 磁束と磁束密度
8.1.1 磁極と磁束
8.1.2 静磁気力
8.1.3 磁界のガウスの法則
8.2 電流による磁気作用
8.2.1 アンペールの法則
8.2.2 ビオ・サバールの法則
8.2.3 直線電流と円形電流による磁界
8.3 電流と磁界のエネルギー
8.3.1 電流が受ける磁界からの力
8.3.2 ローレンツ力
8.3.3 磁界エネルギー密度
演習問題
9．磁界中の物質
9.1 磁性体
9.1.1 磁化
9.1.2 磁気分極と磁化電流
9.1.3 磁界強度と磁束密度
9.2 磁性体の種類
9.2.1 反磁性体
9.2.2 常磁性体
9.2.3 強磁性体
9.3 電磁界の相互的関係
9.3.1 磁束と磁束密度
9.3.2 E-H対応とE-B対応
9.3.3 源と力の関係
演習問題
10．電磁誘導
10.1 磁束の変化
10.1.1 誘導起電力
10.1.2 インダクタに発生する起電力
10.1.3 強磁性体を利用したインダクタ
10.2 変位電流
10.2.1 電極板に含まれる電荷量
10.2.2 電界の時間変化
10.2.3 拡張されたアンペールの法則
10.3 ポインティングベクトル
10.3.1 電界と磁界の共存
10.3.2 エネルギーの移動
10.3.3 平行平板電極間の電界と磁界
演習問題
11．電磁波
11.1 マクスウェル方程式
11.1.1 積分形と微分形
11.1.2 積分形のマクスウェル方程式
11.1.3 微分形のマクスウェル方程式
11.2 波動方程式の導出
11.2.1 光の速度
11.2.2 波動方程式
11.2.3 電磁エネルギー保存則
11.3 次なる学問体系へ
11.3.1 電磁ポテンシャル
11.3.2 ゲージ理論
11.3.3 現代物理学への展開
演習問題
12．電気回路素子とインピーダンス
12.1 蓄電素子
12.1.1 キャパシタ
12.1.2 電界エネルギー
12.1.3 誘電率の次元解析
12.2 誘導素子
12.2.1 インダクタ
12.2.2 磁界エネルギー
12.2.3 透磁率の次元解析
12.3 抵抗素子
12.3.1 電気抵抗
12.3.2 エネルギーの消費
12.3.3 電気抵抗率の次元解析
12.4 インピーダンス
12.4.1 分布定数回路
12.4.2 集中定数回路
12.4.3 大きさと位相
演習問題
引用・参考文献
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電気回路素子を理解するための 電気磁気学
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