物理が苦手な人のための電磁気学の勉強のポイント

 

電磁気学の基本

 

電磁気学は、大学受験の物理でも頻出分野のひとつです。

 

電磁気学にはコンデンサや抵抗などを含む回路を流れる電流や電荷を扱う「電流」の分野と、磁界と電流によって生じる電磁気力や誘導電流を扱う「電磁気」の分野に分けることができます。

 

「電流」分野は電磁気力・コンデンサの合成容量・キルヒホッフの法則などを覚えておく必要があります。

 

これらの基本式を用いて与えられた回路の関係式を求めて、答えを求めるというパターンが多いです。

 

書いて整理しよう

 

電流分野ではさまざまな回路が出題されますが、与えられた回路にスイッチが存在する場合には関係する部分のみを自分で書いて見やすくして考えることがポイントです。

 

受験勉強をする場合には、最初は単純な回路の問題を解いて慣れるようにしましょう。

 

ある程度慣れてきたら、難関大学の入試で出題されるような複雑な回路の問題にチャレンジしてみると良いでしょう。

 

回路の見た目が複雑に思える場合でも、自分で図を書きながら考えるようにすれば簡単に関係式を立てることができます。

 

力の向きを押さえよう

「電磁気」分野でも電磁誘導に関する基本式などを覚える必要がありますが、これらに加えて電流・磁界・力の向きをきちんと押さえておくことがポイントです。

 

入試問題でも導線やコイルが磁界から受ける力の向きや大きさを問うような設問や、逆に磁界が変化する状況で導線に発生する起電力を求めるような問題が出題されます。

 

磁界によって導線に生じる誘導起電力を求める基本式で得られる情報は電圧ですが、導線の抵抗と組み合わせることで電流の大きさを求めさせる設問が出題されることがあります。

 

磁界から電流が受ける力や誘導起電力を求める場合には、力や電圧・電流の大きさの他に正しい向きも答える必要があります。

 

電流が磁界から受ける力と変化する磁界によって生じる電流の向きは逆なので、これらの方向をきちんと押さえておくようにしましょう。

 

 

 

 

フレミングの法則を使い分けよう

 

フレミング右手の法則と左手の法則をきちんと使い分けることも大切です。

 

左手は電磁気力で、右手は電磁誘導と覚えておくようにしましょう。

 

「電流」と「電磁気」の分野では関係式を立てたり向きを求める際に、必ず自分で図を書いて考えることが大切です。

 

問題文に示されている図だけではなく、自分で回路や電流・磁界・力などを書いて考えるトレーニングをするようにしましょう。

 

複数分野の組み合わせに注意

 

電磁気分野の基本は「電流」と「電磁気」の2つですが、複数の分野と組み合わせた設問が出題されるケースもあります。

 

例えば電流が抵抗を流れる際に発生するジュール熱を求めさせたり、交流回路と組み合わせることで波動や単振動の内容が問われることがあります。

 

他にも原子物理学分野の放射線(ベータ線や陽子線)などが磁界から受ける力を問うケースもあり、各分野の基本的な法則や基本式をきちんと押さえておくことが必要です。

 

電磁気学の基本式や方式を使えるようになったら、力学や波動分野などと組み合わせた練習問題にチャレンジしてみるようにしましょう。

 

高校時代に物理を勉強しておらず、大学に入学してから必要になって焦っているという人は、まずは周りに追いつくためにもセンター試験や大学入試の過去問に取り組んでみても良いでしょう。

 

まとめ

電磁気学の法則や基本式は非常にシンプルで、覚えなければならない内容は多くありません。

 

電磁気分野の勉強は参考書や教科書を読んで覚えるのではなく、自分で図を書きながら練習問題や大学入試の過去問を解いてトレーニングを積む方法で勉強を進めるようにしましょう。

 

化学系の学科でも、電気化学や分析化学で電磁気学の基本的な知識が必要です。

 

苦手だとどこから手をつけていいのか分からないという人もいると思いますが、基礎からしっかり身につけていけば、他の分野でも応用できるようになります。