電磁気学

マクスウェル方程式を解くことで電磁波がどのように伝播するのか解析することができる。本記事では自由空間における電磁波を電磁ポテンシャルで書き表したマクスウェル方程式から輻射ゲージを用いて簡単に解明していこう。

前回まで電磁ポテンシャルを用いてマクスウェル方程式を弄り回した。本記事では更に特殊相対性理論での議論のために電磁気学における場の方程式を解説すると共に場の方程式で使われる道具を解説している。

電磁ポテンシャルはスカラーポテンシャルとベクトルポテンシャルによって表現される。多くの記事ではなぜ導入したのかや、得られる恩恵について分かりやすく語られることはない。そこで本記事では電磁ポテンシャルを導入するに至った経緯を紹介しよう。

電磁気学について体系的に理解するにはどうしても高校生にとって高度な数学の知識が必要になるので電磁気学は理解への1つの障壁となってしまうことだろう。本シリーズはマクスウェル方程式から電磁気学を体系的に理解できるような読み物となっている。

マクスウェル方程式は電磁ポテンシャルで表現することができ、これにゲージ変換を施すことで色々な条件を課すことができる。本記事ではローレンツゲージやクーロンゲージについて紹介する他にローレンツ力について紹介する。