2021年11月27日

物理はなぞるとつまらないが考えると面白い・・・といいのにぃ  そーなんだ

電気回路で電源から負荷に導線がつながっている単純な回路。あるいは電力線でもいい。電柱の電線な。
エネルギーはどこを流れるか・・・という疑問が出た。つーか、どっかの本かサイト記事で知った。こういう問題はワタクシは考えたことがない。
電流を中学理科の水道ホースの例えで理解して、そして止まった連中はシアワセだ。疑問を持たないからな。
電線の中をエネルギーは伝わると考えて、それで終わる。水道ホースの話は例えであるという事を理解していないし、まあ理工系に進んだわけでもない一般人であればそう考えて不思議はない。

だが、理工系の学生、OBは少し考える。導線の内部に磁場はあるのか、電場はあるのか・・・・・ 当然だが電流が流れるのは導線内部に電場が導線方向にあるからだ。それが電子を動かす。もっとも理想的には・。・。。という場合には様相が違うかもだが。

導線内部をエネルギーが伝わる・・・として納得して、それ以上考えない人はシアワセである。悩まないで済む(笑) もっとも思考停止がシアワセかどうかはワシャ知らんが。

理工系で電磁気学を学んだ連中はPoynting vectorというのを知っている。多分。他にも考慮することはあるのだが、結論としてエネルギーは導線内部ではなく外部の空間を伝わる。
これは電磁気学の教科書にも書いてある本はあるようだ。ファインマン・電磁気学にも記述があるらしい。他に原康夫の本、今井功の本でも書いてあるらしい。。。
よく考えると導線内部をエネルギーが伝わるって事はありそうもないのだが、電流が水道ホースの例えで説明されて、それが頭にこびりついている連中はエネルギーも導線内を伝わると思って、それで止まる。物理に関心がないのであればそれでいいのだが理工系卒でも理解していない連中は多かろう。というか、そういう疑問を持たない。ワタクシもそうであった(笑)

で、だったら定性的にはPoynting vectorで説明できるとして、定量的にはどうなのだ・・・・

というわけで100Vの電線で考えてみた。。。 すると、計算は簡単ではないのだ。
ここなあ。数式が出れば計算は電卓、Maxima、他のプログラムで可能だけどね。

まずモデル化しなくては計算しようがない。2本の電線だけで済む話ではない。大地が絡んでくる。
という事を今日は妄想して、結論は電磁界シミュレーターを使おう!!  だ。

自分で計算するのは無理ぃ・・・でして(笑) だったら電磁界シミュレーターを使ってなんとか・・・という目論見を持つワタクシである。
Poynting vectorを電線を含む広い空間で積分するような事をだな、数式いじって出来るとは思えぬのである。

このPoynting vectorに関しては、オーブンのヒーターに関しての説明が「物理が分かる実例計算101選」(KBB) の中に1ページで説明があった。オーブンのヒーターの300WをPoynting vectorで説明するのだった。なるほどなあ。。。と思ったものの、それ、あまりにも簡単すぎてホンマでっかねと思った次第である。
電磁気ではエネルギーをPoynting vectorで捉える・・・というのは電磁波の話で出てくるのだった。だが、電磁波だけがPoynting vectorを備えるってものでもない。電場と磁場があればPoynting vectorはある。 なんちゅーーーーて。

というように物理は考えると面白い。次々と、ならばこれはどうなんだ? と発想が続く。考えずに教科書をなぞって終わりというのは つまらない。
学生は教科書をなぞることから始めるがワタクシは学生ではないのであーーーーる。つーか、学生の頃は考えず・・・・ 単位とれればいいや・・・・ギリギリでも単位とってだな、大学なんて4年でとっととサイナラするのが正しいとワタクシは信ずるのである。長くイルところではないと思う次第である。いたいヤツはいたらいいけどサー。

で? 

電磁界シミュレーターを2つ、明日は試す。タダの。無料で・・・というのは機能制限があるのだけどワタクシのレベルであれば高級な事はやらないので物理の話の確認ができればいいと思う次第であるのだよおおおぉぉぉぉぉぉん。
電磁界シミュレーターでエネルギーの伝わり方がわかるかどうかは知らんけど。昔、フリーの電磁界シミュレーターでアンテナ解析をした・・・というか教科書どおりかどうかを確認した。。。。。。 うむうむ。半波長ダイポールとかな、・・・・・

てかね。今日はDebianのインストールで失敗したので放置して電磁界シミュレータの使い方を調べますわっとんとん。

脚注 KBB ---- 講談社Blue Backs。ちなみに KPP ---- よしもと新喜劇の元座長の顔がPANPANな人・・・こらこら。

posted by toinohni at 20:21| 東京 ☀| Comment(0) | 物理科学雑学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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