高校で習う物理は主に5つの分野に分かれています。
その中でも大事なのは「力学」と「電磁気学」です。
今回は電磁気学で学ぶ内容を簡単に紹介します。
何を学ぶ？
電磁気学ではオームの法則、フレミングの左手の法則などが出てきます。
電磁気学ではその名の通り電気と磁気を学びます。
以下が電磁気分野で学ぶ内容のテーマです。
それではひとつひとつ簡単に見ていきます。
4-1導体・オームの法則
まずは電流とオームの法則について学びます。
電流は電荷が流れることによって生じる現象であり、
オームの法則は中学校でもならいましたね。
4-2電場と電位
クーロンの法則から出発して、電場と電位の話をします。
複雑な式は出てきませんが、「電」が付く言葉が多く、紛らわしくなってきます。
ものすごく基本的な話になりますが、定義を忘れやすいので気を付けてください。
4-3コンデンサ
大学入試にはコンデンサの問題が良く出てきます。
少し間をあけた二枚の金属の板をコンデンサとよびます。
定義は難しくないですが、応用問題が作りやすいので入試頻出です…
4-4電子の運動とキルヒホッフの法則
電磁気学では電子が重要な役割を果たします。
ここでは電子の運動の様子からオームの法則を導きます。
式が多く出てきますが、導出するパターンは決まっているので難しくないです。
また、電流の流れに関する有名な法則としてキルヒホッフの法則があります。
4-5半導体とトランジスタ
半導体と呼ばれる物体を見ていきます。
大学の電子・電気系の学部では重要なのでそちらで学びますが、入試にはあまり出てきません…
4-6電流と磁場・アンペールの法則
今まで電気の話をしてきましたが、ここから磁気の話が出てきます。
電流の周りに磁場は発生するので、電気と磁気は密接な関わりがあります。
クーロンの法則、電場と磁場など似ている法則があるので覚えやすいとは思います…
4-7フレミングの法則とローレンツ力
オームの法則に次いで有名なフレミングの法則を学びます。
左手の親指、人差し指と中指を直角にしたとき、それが電場と磁場、電荷に働く力の向きになっているという法則です。
電場と磁場の融合問題はよく出てくるのでかなり重要な分野です。
4-8電磁誘導
電磁誘導は本当に入試によく出てきます。
ここに出てくるレンツの法則は磁束が変化を妨げる向きに電流が生じます。
磁束が変化する向きではなくて、その変化を妨げる向きに生じます。
定義が少しわかりにくいので苦手とする受験生が多いです。
4-9交流・RLC回路
いままで直流を扱っていましたが最後に交流を取り扱います。
問題としては抵抗、コンデンサ、コイルを一つの回路上に置いた時の電圧や電流の計算がよく出てきます。
教科書などではあまり紹介されていませんが微分積分の知識があれば理解が楽になります。
重要性
力学と並んで電磁気は物理学の中で重要な分野です。
物理の入試問題はよく3問構成でして、力学と電磁気学は高確率で出されます。
しかし、授業で習うのは秋以降であることが多いので演習量が減ってしまい、苦手とする受験生が多いです。
特に後半の磁気分野は差が付きやすいので時間をかけて勉強し、点を取れるようにしたいですね…
また、難関大学では他分野との融合問題が出されることがあります。
電磁気はかなり重要な分野ですので優先して勉強するべきだと思います。
難易度は？
電磁気学は力学同様、かなり量がありますが、力学と違って理解しにくいです。
電磁気学において重要なのは電子ですが、その電子は小さすぎて通常見えません。
これがわかりにくいポイントなんですよね。力学の運動は基本目に見えるのに対し、電磁気で起こる現象は間接的にしか見ることができません。
一つ一つはイメージしにくいと思いますが、電磁誘導やコンデンサーを使用した電気容量の計算など、よく出るパターンは決まっているので演習さえしっかりすれば、点が取れるようになります。
ここでは前半に電気、後半に磁気分野を学びますが、それぞれ独立して問題が出されるわけではなく、融合して出されるので一部の範囲を狙って勉強して、点を取るのは難しいです。
なれるまでに時間がかかるのですが、電磁気学の問題を出さない大学は殆どないので、時間をかけてしっかり勉強しましょう。
まとめ
今回は電磁気学を紹介しました。
理解しにくい分野ですが、物理学では重要ですので入試によく出ます。
点をしっかり取りたい分野ですので演習問題をたくさん解いてください！
