電気・電子系に役立つ基礎物理

電気・電子系に役立つ基礎物理

著者名 岸野 正剛
発行元 丸善出版
発行年月日 2011年09月
判型 A5 210×148
ページ数 208ページ
ISBN 978-4-621-08435-9
Cコード 3042
ジャンル 物理学 >  基礎物理学

内容紹介

 電気・電子系の学生に役立つ物理の教科書。高校の物理でつまずいた経験のある学生、高校で物理を学ばずに大学の電気・通信・電子系学科に入学した学生に適した一冊。解説がやさしく、あまりにも丁寧なので、とにかく理解しついてゆくことができる。  また、例題や演習問題は本文を読めば誰でも解けるように工夫してあり、物理嫌いにならない教科書。

目次

1 原子と電子,そして電気1

1.1 先端技術と原子1
1.1.1 半導体技術における先端技術と原子1
1.1.2 原子サイズの加工とトランジスタ3
1.2 電気の電荷と原子,電子4
1.2.1 電荷と電子および電流4
1.2.2 原子の中性5
1.3 原子の構造6
1.3.1 原子の構造と電子,陽子6
1.3.2 原子の中の電子のエネルギーとエネルギー準位9
1.3.3 価電子と自由電子10
1.3.4 イオン11
1.4 電子の発見13
1.4.1 電子の発見13
1.4.2 電子の性質の確立15
演習問題17

2 電気の基礎物理19

2.1 電気の始まりと静電気,および磁気19
2.1.1 不思議な現象の静電気と磁気19
2.1.2 ライデン瓶と電荷21
2.1.3 雷の正体22
2.1.4 静電誘導23
2.2 電荷と電気力線,およびクーロンの法則24
2.2.1 電荷と電気力線24
2.2.2 電気力線と電束の関係26
2.2.3 クーロンの法則28
2.2.4 磁気のクーロンの法則30
2.3 電気力線,および電界とガウスの法則31
2.3.1 簡単な微分と積分の公式と使い方31
2.3.2 電気力線から電界へ34
2.3.3 ガウスの法則35
2.3.4 電荷に働く力37
2.4 電位と電界38
2.4.1 電界と電位の関係38
2.4.2 電位の定義40
2.4.3 電界や電位と導体の関係40
2.5 誘電体とコンデンサ42
2.5.1 誘電体と分極42
2.5.2 導体の電荷と静電容量44
2.5.3 コンデンサの静電容量45
2.5.4 コンデンサの接続と合成容量47
2.6 電流と抵抗49
2.6.1 ボルタ電池49
2.6.2 電流,抵抗とオームの法則,および電流密度と抵抗率50
2.6.3 直流と交流,および電力と起電力52
2.6.4 抵抗の接続と合成抵抗53
2.7 電流で発生する磁気54
2.7.1 エルステッドの実験とアンペアの右ねじの法則54
2.7.2 磁気の正体56
2.8 磁石と磁気57
2.8.1 磁石の磁気および磁界と磁力密度57
2.8.2 磁化と磁石59
2.8.3 地磁気61
2.9 電流が磁界から受ける力61
2.9.1 電流が磁界から受ける力61
2.9.2 磁界により円運動する電子62
2.10 電気の発生と電磁誘導63
2.10.1 ファラデーの実験63
2.10.2 電磁誘導の法則と発電機64
2.10.3 自己誘導と相互誘導66
2.11 交流の特徴および電気振動と電磁波68
2.11.1 交流の特徴68
2.11.2 コンデンサに流れる電流69
2.11.3 変位電流と電磁波70
演習問題71

3 力学の基礎物理77

3.1 運動の法則77
3.1.1 ニュートンの発見と運動の三つの法則77
3.1.2 簡単な微分と積分の説明79
3.1.3 運動の方程式で慣性の法則の謎を解く81
3.2 物体に働く力83
3.2.1 加速度,質量,および力83
3.2.2 力のつり合いおよび剛体に働く力とモーメント85
3.3 速度と加速度および位置(距離)87
3.3.1 速さと速度87
3.3.2 速度,加速度と距離の関係87
3.4 等速直線運動と等加速度運動88
3.4.1 運動の種類88
3.4.2 等速直線運動89
3.4.3 等加速度直線運動89
3.5 重力加速度を伴う運動90
3.5.1 重力加速度による自由落下運動90
3.5.2 真上に投げた物体の運動91
3.5.3 斜め上に投げた物体の運動92
3.6 円運動と単振動94
3.6.1 等速円運動とその特徴94
3.6.2 単振動(調和振動)96
3.6.3 ばね振り子と単振り子98
3.7 運動量と力積,および運動量の保存の法則100
3.7.1 運動量と力積100
3.7.2 運動量保存の法則101
3.7.3 角運動量と天体の運動および万有引力102
3.8 摩擦力と衝突現象105
3.8.1 力と摩擦105
3.8.2 弾性衝突と非弾性衝突107
3.9 仕事とエネルギー107
3.9.1 仕事と仕事率およびエネルギー107
3.9.2 重力加速度による位置のエネルギー109
3.9.3 弾性力による位置のエネルギー109
3.9.4 運動エネルギー110
3.10 エネルギー保存の法則111
3.10.1 力学的エネルギーの保存則111
3.11 流体の力学と圧力112
3.11.1 流体の特徴112
3.11.2 圧力とパスカルの定理112
3.11.3 大気圧とトリチェリーの実験113
3.11.4 浮力とアルキメデスの原理114
演習問題115

4 物質と原子,および結晶119

4.1 原子の結合119
4.1.1 原子の結合と電子119
4.1.2 共有結合とイオン結合,および両者の違い120
4.1.3 金属結合121
4.1.4 ファンデルワールス結合121
4.2 結晶とアモルファス122
4.2.1 固体の分類122
4.2.2 結晶の構成と構造123
4.2.3 結晶やアモルファス材料の電子デバイスへの応用124
演習問題125

5 熱とエネルギー127

5.1 温度および物質の状態変化127
5.1.1 温度および熱容量と比熱127
5.1.2 温度による固体から液体,気体への変化129
5.2 気体の分子運動131
5.2.1 統計物理の考え方131
5.2.2 気体の分子運動132
5.3 熱エネルギーと熱力学134
5.3.1 熱エネルギー134
5.3.2 内部ネエルギー135
5.3.3 熱力学第一法則と断熱変化135
5.3.4 気体の比熱への応用137
5.3.5 熱力学第二法則138
演習問題139

6 波および光の物理141

6.1 波とその性質141
6.1.1 正弦波の波141
6.1.2 横波の光と縦波の音143
6.1.3 波の干渉と定常波144
6.1.4 波の伝わり方と回折,反射,および屈折145
6.1.5 ドップラー効果147
6.2 光とその性質,および光学機器149
6.2.1 光の性質149
6.2.2 反射,屈折,分散,および散乱149
6.2.3 回折,干渉および偏光150
6.2.4 鏡およびレンズ153
6.2.5 虫めがね,顕微鏡および望遠鏡155
6.3 光の新しい応用と光通信157
6.3.1 レーザ158
6.3.2 光ホログラフィ158
6.3.3 光ファイバ159
6.3.3 光録画と光通信160
演習問題161

7 原子の物理と量子論の基本163

7.1 原子の物理164
7.1.1 原子の構造164
7.1.2 電子の性質の二重性166
7.1.3 原子核167
7.1.4 X線と放射線168
7.2 量子論の基本事項170
7.2.1 水素原子モデルと量子論の始まり170
7.2.2 確率波と波動関数173
7.2.3 電子とパウリの排他律の関係174
7.2.4 不確定性原理176
演習問題177

索 引


コラム

2-1 三角関数の微分と積分33
2-2 sin2θの0からπまでの計算68
3-1 ベクトルとベクトルの合成,分解,つり合い84
3-2 定積分の方法100
3-3 ベクトル積とスカラー積102
6-1 三角関数の加法定理など143
6-1 角度の簡単な近似式157
7-1 虚数と複素数および複素関数173
7-2 行列式の計算方法174

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