子供向けの学習サイトで電磁気学を復習するワタクシ なあぁにぃぃ! いまさらかーーい

https://kids.gakken.co.jp/jiyuu/category/try/faraday/

100均の磁石。アルカリ乾電池。線材はアルミ線だって。ダイソーにあるみたい。アルミ箔は台所にあるぞよ。

ほんで図のようにバランスの取れたアルミ線のヤジロベエみたいなのが回転するとさ～。うーむ。そうだったのか。なにが? 

電池のプラスからアルミ箔を経由してアルミ線を経由して電池のマイナスに・・・・・

原理は

いや、なかなか面白い実験を考えたものだな。カネかからんし。

しかし、問題がありましてん(笑) これアルカリ乾電池のショート状態ですぜ!!

  ま～教材なので注意深く大人が一緒に実験すれば良きかなってか。注意書きはある。

とはいうものの、これ長く回転されると電池が発熱するだろし、そこらから新しい学びがあったりするので、ま～そこはそこ。やるなと言われてもやるのが子供の好奇心なのでございますじゃよ。

さーて、ワタクシも100均に行ってアルミ線を買ってくるか（笑）草 森 タンポポ

電磁気学の復習をしようぞ なあぁにぃぃ! いまさらかーーい

温故知新。学んで時にこれを習う亦說ばしからずや。浅学非才!! 不勉強が身に染みる!!  

どや。

とっとと始めるがよかろうぞうさん。

先ずは電磁誘導だね。そこの単極誘導って面白そうだし。そだねえ。直流発電機は実用にならなかったねえ。爆発したからねえ。ま～なんてこったでしょ。

とっとと れっつらごー

電磁誘導 中山正敏,共立出版 物理学One Point 1989年
電磁誘導・交流・電磁波 近角聰信(ちかずみ そうしん) 培風館 2001年

こういうの分かりやすい。本格的な教科書は 高橋秀俊・電磁気学 裳華房 1997年

ま～復習 終わり。何か勘違いしているところがあって、それの確認用でしたさ～。

浅学非才!! 不勉強が身に染みる・・・の典型。記号計算で終わって数字を知らない。これは高校物理の大学受験レベルのバカタレのアホタレのレベルだ。高校生ならOK牧場。どや。

電子が電場Eにあるとする。どうなるか考えてみいなさい。
f = m a = q E  ですね。 では E = 1V/m の時に電子はどのような振る舞いになるかを計算してみなされ。
a = q E/m    数字を入れたまへーーーよ。 この加速度が成り立つかどうかも考えなはれや。

そう、そこで一気に記号の世界から脱出だ。1秒後には光速を何桁も超える速度になる。しかし、それは 有りえない。 よってに別の理論が必要になる。このようにして 理解の拡大が続くのであーるで ございますじゃよ。

ま～バカには無理。バカは考えないから。 なにを!

電場と電子の相互作用 そうごさようですか さよう なにを!

電場E, 電子の電荷q  力f  = m a = q E   ここから加速度 a = qE/m 
電子静止質量     m     9.109E-31    [Kg] 
電気素量         e     1.602E-19     [C]
  E = 1 [V/m] として

それだと1秒後の速度は

  ま～ここら概算ね。とにかくべらぼーな速度になる。よってに特殊相対論の登場でございますじゃよ。

この場合に、電子の速度が高速の90%になるまでの時間はどのぐらいか。
よーし、チャッターズ(Copilot先生、Gemini先生、chatGPT-5先生)に訊こう（笑）
と思ったが1秒後にはどうなるか、を出す。

ま～ようするに、記号で f = q E というの知っていても数字がないと実感がわかないという話でございますじゃよ。上のCopilot先生の計算結果が正しいかどうかは検証してないけど、だいたい合っていれば良い話なのであーるぞよぞよ。

ついでにchatGPT-5先生にも訊いた

3.5 ms で高速の90%ですって。ま～。ま～。も～も～。

数値微分ての かんたんな れい なあぁにぃぃ! いまさらかーーい

sin( x)の微分。数式通り。h を 極力小さくする。すると cos(x )のグラフが出る。略。

これに対して、微分の近似式として次のようにする。

機械学習の本で微分はこの近似式を使うって出ていたのでして。これのグラフは、下のようになる。青い戦の上に cos(x )が載っているので青はみえないが、線幅の誤差で一致しているということだろう。ここで h をおおきくするとどうなるか。

 

h = 0.5 にしてみた。

誤差が出てきた。微分の計算式どおりに計算しないで近似式を使うので十分であるという話らしい。h は 小さい方がよいが。
ま～そういうのも実際に計算してみると納得できるのでございますじゃよ。パンパン。

エネルギーは電線のどこを伝わるか 知るかよ バカタレ なにを!

高橋秀俊「電磁気学」に簡単な直流回路でエネルギーは電線の周囲を伝わるという説明がある。等電位線とポインティング・ベクトルは一致する。ま～なんてこったでしょ。

ポインティング・ベクトルは電磁気学の教科書ではなく「空中線と電波伝搬」CQ出版で知った。これは無線工学の本である。電磁波はエネルギーを運ぶ。エネルギーの流れがある。それは直感でも分かる。
ところが直流回路の場合には電場・磁場は変化しない。なのにエネルギーの流れがあるという。なんでじゃあぁぁぁぁぁ!!   というのが引っかかりであった。

というわけで検索していくつかの記事を読んだ。電磁気学の教科書ではポインティング・ベクトルに触れない本もあった。
太田浩一「電磁気学」ではポインティングだけでなく、ヘビサイド-ポインティングの定理として出てきた。ヘビサイド・ポインティング・ベクトルと書くのは長いのでポインティング・ベクトルと書くのだろう。これはボーズ・アインシュタイン統計をボーズ統計と書くのと同じく長いのは省略だ。

以上、前フリでございますじゃよ。検索していて英文サイトで良いのがあった。
http://amasci.com/elect/poynt/poynt.html SSL化されていないである!!

直流回路でのポインティング・ベクトルの説明図。電流は ぐるりんこ するのだがエネルギーは負荷方向へ一方通行である。負荷抵抗ではポインティング・ベクトルは表面から内側へ向く。そのエネルギーの流れがジュール熱になる。電池ではポインティング・ベクトルは外側へ向く。エネルギーを放出するのであるぞよ。

上の図の下に 1984 JD Kraus というのがあるので、英語圏の電磁気学の教科書には載っていたのであろう。

さらに

たくさんのLinkがある。

なかには 404 もあった。

ま～しかし、なんというかね。

エネルギーは導線内を流れる、というのが間違いだと主張し、どうして教科書は正しく書かないのかって批判もある。

ワタクシが持っている・見た電磁気学の本では直流回路でポインティング・ベクトルを出したのは高橋秀俊「電磁気学」ぐらいである。ま～10冊も見たわけではないが。

というわけで、物理の教員は学生に間違った事は教えないようにしませうね。という主張ですかね。

知らんけど。

当然だが無線工学では直流は出てこない。電磁波を扱うからねえ。

ほんで、このサイトがhttp://であるということはメンテしとらんということであろう。

 

 

 

 

 

View My Statsを見たら毎日Page Viewが200-300はあるですねえ。ワタクシも10ぐらいは貢献しとるですよ。
さらに、 Bill Beatyをクリックすると
http://amasci.com/billb.html SSL課されていないのでブラウザは警告だすぞよ。
ほんで、紹介がありまして。

記事の年月日のないバカタレサイトでありました(笑) 離婚歴ありって・・・・それも言うんかあぁぁぁぁぁい。

というわけで雑学収集を終わるでございますじゃよ。雑学は雑楽。楽しい。そこだね。

だって にんげんだもの byニセみつほ

エネルギーは電線のどこを通るか PDFを翻訳するには うむうむ どないしませう

単純な電池と導線と負荷抵抗の直流回路でエネルギーはどこを伝わるか?  ワタクシは学生の頃には考えたこともない。工学部・電子工学科であーーーーた。しかーし、何かのサイトでエネルギーは空間を伝わるとか知って手持ちの電磁気学教科書、高橋秀俊「電磁気学」を調べたら書いてあった。ポインティング・ベクトルの話。とはいうものの、電磁気学の教科書でこの問題に触れた本はこれだけである。他にも電磁気学の教科書は3,4冊は見た・・・気がする。
そういうわけで、この手の話題を検索していたら次のサイトを見つけた次第である。http://amasci.com/elect/poynt/poynt.html
ま～こんな感じ

このページはHTMLであってブラウザの翻訳機能で翻訳できる。しかーーし。このページ内にたくさんのリンクがあって、それはPDFなのであーる。PDFはブラウザの翻訳機能では翻訳できないようである。Firefox, Edgeでできなかったし。(検討不足であーーーた)

このPDFのアタマの部分をコピペしませう。

物理学と工学の違いがどーたら。さてと、このPDFを翻訳するにはどうするか。チャッターズ(Copilot先生、Gemini先生、chatGPT-5先生)に訊いたらGoogle翻訳使えと回答があり。
よってに上のPDFをDLしてからGoole翻訳に食わせたのであーーる。

てなわけで翻訳出来たのであーる。

しかーーし、FirefoxではPDFの数行を選択して右クリック、選択範囲を翻訳、とクリックすると翻訳しましたねえ。

ま～しかし、面倒なので英文よめやあぁぁぁぁぁぁ。ソだねえ。。。。。 読めるかあぁぁぁ。

いや、ここはWeblio語彙力診断1万語超過の実力でもって読めやあぁぁぁ。つーか、単語は調べるの簡単だしよううううう・・・・・

というわけで、PDFの翻訳はブラウザでも出来るようである。ただ、全体を翻訳するにはDLしてからGoogle翻訳に食わせる、PDFファイルをアップすると翻訳するサイト等を利用する、てかね。

で、英語情報は豊富でありますね、ここらの分野では。。。 知らんけど。

電気回路と電磁気学

電気回路は電磁気学を基礎においている。電磁気学の応用として電気回路がある。うむうむ。ならば電気回路と電磁気学を同時に検討してみよう。ソだねえ。
そこで電気エネルギーは電線のどこを伝わるか、という問題だ。これは電磁気学の教科書に書いてある・・・ものもあり、書いてないものもある。高橋秀俊「電磁気学」には書いてある。導線の周辺の空間を伝わる、と。
てなあたりを検討した人の記事を見つけたので読む次第である。
https://note.com/hydraenids/n/na6a4efa5e0b9

興味深いので読むがよかろう。うむうむ。
ここではワタクシの感想を書くだけにする。

こういう構成。豆電球を抵抗Rとすれば、V・I = I²・R    電気回路はこれで終わりである。しかし、電磁気学は電場と磁場を扱うのである。そこで上のように電場Eと磁場Hを考えるのである。
そしてポインティング・ベクトルが登場する。ポインティングは人名であって Pointingではないのである。どや。
ポインティング・ベクトルSは空間に分布する。E,Hが空間に分布するからである。方向は負荷を向く。よってエネルギーは空間を負荷側に流れる。負荷抵抗ではそれを拾いジュール熱に変える。
この場合に抵抗を円筒と単純化するとポインティング・ベクトルは円筒表明から内側を向く。
それを円筒の表面で積分すると V・I という電気回路の計算結果と一致するのである。

ワタクシは単純に電気回路のオームの法則が電場と磁場でのポインティング・ベクトルでの計算結果と一致すると知って、ま～理論というものは辻褄が合うように出来ているものだね、と感心したのである。

とはいうものの、上の構成では電場も磁場も変化しない。電磁波の場合のポインティング・ベクトルは電磁波のエネルギーが単位面積を単位時間に通過するという流れに対して違和感はない。光速で伝わるからである。
ところが上の場合には電場も磁場も定常である。それでどうしてエネルギーの流れが生ずるのか・・・・・ このような疑問は上のサイトで著者が検討しておるおる。ま～なんてこったでしょう。そういうわけなんですねえ。。。。 いや、検討した人の説を紹介している、だったか。

こういうの考えると面白いね、と。こういうものに面白さを感ずる事ができれば人生は少しは楽しいものになろう。 だって にんげんだもの byニセみつほ

ま～なんというか、電磁気学の教科書もいろいろありですわ。終わり。

エネルギーは導線のどこを伝わるか 考えるとワケワカメ リケンのワカメ

電源E, 導線、負荷抵抗Rの直流回路。電源からE・Iの電力供給、抵抗ではI・I・Rの消費電力、これは熱に変わる。オームの法則であーーーる。

では、エネルギーはどこを伝わるか・・・・・ そりゃ、ちみぃ!   導線の中を伝わるのじゃよ!

と思っていた。つーか、そういう事を考えたこともなかった。考えてみると、これは難しい。そもそもエネルギーってのは何だ?
 
ここでポインティングベクトルが登場し、ポインティング・ベクトルは電源から負荷方向へ向く事をしめし、エネルギーは導線の周囲の空間を伝わる、とするのが電磁気学の主張するところである。高橋秀俊「電磁気学」に載っていた。

しかーし、負荷方向を向くポインティング・ベクトルは抵抗ではどうなるかというと、仮に抵抗を円筒とすれば、表面から中心に向かうのである。表面から中心に向かう・・・円筒表面積で積分するとオームの法則と同じE・I になる。
うーむ。なるほどなあ。・・・・ 待て待て、抵抗ではそうであっても導線周囲ではどうなのだ。導線周辺の空間にポインティング・ベクトルは分布しているのだぞ。それが負荷抵抗では表面から内側の中心に向くようになる。いや、ま～ E×H を計算するとそうなるのだがね。


導線周辺の空間に分布しているポインティング・ベクトルがどのようにして抵抗に集中するというのだね、ちみぃは。そこがな。   
     
何か納得しがたいのだなあ。導線周辺でのポインティング・ベクトルがエネルギーの流れを表すのであれば。そこでエネルギーを検出できるのか? 

電磁波であればアンテナ等でエネルギーを検出できるのだがな。直流回路なのでね。

導線の周囲には電場・磁場がある。それは変化しない。でも、E×H は負荷側を向く。そこ、エネルギーの流れなのか?  
 
  というところでドン詰まったワタクシである。ここは先人・賢人の思考・検討などを探して見ようではあーーりませんか。

もっとも、どこを通ろうが負荷抵抗の消費電力が計算できれば無問題ではあるなあ。

なんちゅーて。今日は寒いであーる。

OneNoteの計算機能でアーーソブ

「宇宙の一番星を探して」谷口・丸善、2011年

水素原子は91.2nmの紫外線によって電離される。一番星・谷口の本。このエネルギーを計算して13.6eVになるか確認。

OneNoteで指数計算は出来る領域はある。しかし、指数がマイナスで大きくなると 0 にしてしまう。調べるの面倒なので指数計算にはつかわんようにしようでございますじゃよ。

そこでwxMaximaで計算

91.2nm の紫外線で水素原子は電離されるのであーーーた。大気上空では宇宙線が常に降り注いでいる。種類は多いが圧倒的な量は水素原子の核、つまり、陽子である。
ビッグバン後の30万年後に陽子が電子を捕まえて水素原子になった。水素とヘリウムの宇宙になった。それから100億年以上の今日、宇宙は水素原子は電離状態である。どこで電離が起きたのか。
太陽の放射では波長ピークはもっと低い波長にあるので水素原子を電離させるエネルギーはないというとる。では、・・・・・ なーーーんで、電離しとるのさー・・・・・・
超新星爆発で放出されるエネルギーによる・・・・とか言うとる。昔の昔の大昔は超新星爆発がいたるところでドンドンパンパン・・・・・・花火だらけだったんかいな。太陽よりも大きな星は核融合が早く進むので寿命は短い。そこで花火がドンドン パンパン。その放出されるエネルギーが宇宙の水素原子を電離・・・・・うむうむ。なんとなくそうかもなと思って来たでございますじゃよ。

てな感じで上の本はなかなかおもしろい。特に写真がたくさんある。しかもカラーである。一般向けの本なのであーーる。

宇宙はダーク・エネルギー、ダークマターが主流であり物質は少ししかないとかいうとるのですがね。ホンマですかね。ま～ほんまかも知れないですけど、ワタクシは どーでもいいわ（笑）

さてと、花粉症対策で鼻炎薬 飲むぞよ。

素粒子論の入門書 難しいのであるぞよ なあぁにぃぃ! いまさらかーーい

SU(3) ----  一般的にSU( n)の場合には要素数は n² –1 である。レオン・レーダーマンの一般向けの本では、そういうのは理論屋に訊け、彼らは喜んで説明するぞよ・・・・などと書いてあったのであーる。
数学の群論とかいうらしい。

ここ、SU(3)で 要素数は 8. グルーオンが8種類とかのあたりで出て来たがR,G,Bの組み合わせでどうして8になるのかワタクシは理解出来ぬのであるぞの。

ま～いいや。SU(3)でグルーオンは8種。SU( n)でweakボソンは3種。

蛇足  OpenLiveWriterの機能 絵文字 Emotion.

SU,  SU, これはなんじゃらほい?   SU( x) ここの()の中で空白入れないと絵文字が出るぞよ。OpenLiveWriterの絵文字は ( ) この中に空白なしでa,n,pとか書くと絵文字に変換するという超・おせっかい機能がデフォで設定されているようですねえ。これ機能オフにできるのかしら。
   y=f --------   y = f( x)   と書かないといかんのだ。空白がないと絵文字が出る。仕様らしい。オフにする機能はないとさ～。コンコンチキのコンチキショー。小梅太夫になっちまうぞよ。
(x )  スペース入れたらOK牧場。y = f{x}  なんかやだなあ。
OpenLiveWriterは更新止まって10年以上だからなあ。どもならんぞよ。

ま～いいや。いや、方法がある。これだ。(z)  これこれ。一度絵文字が出たらCtrl + Zと叩く。すると(z)と出る。そしたら絵文字を消す。(z) これで()の中のスペースがなくて普通の数式になるのであーーーーた。めんどくさ

y = f(x)  これはOpenLiveWriterのSourceに書いた。そういう手法もある。

めんどくさ。 ま～いいか。数式ほとんど書かないし。