よくわかるベクトル解析

電磁気学への応用

電磁気学応用の簡単な例

ROTの計算

物理科の一年次に習うベクトル解析でのローテーション計算に関しての記述はほとんどの場合3行3列の行列式に表記しているかと思います。

 

 

たいていの場合、実際の計算ではサラスで解くかあるいは行列表記ではないこの公式のようなもの(↓)を解説しているのが主流かと思います。

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

 

こういったのは覚えるのに大変苦労するので、このローテーション計算に関する行列式をスカラー三重積のセクションにおいて出てきた『行列式展開法』を使ってやってみることにしましょう。

【式の変形】

 

ローテーションの行列式の表記はこのようだったと思います。

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

これをスカラー三重積のセクションにおいてやった配置換えを同じように施します。

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

 

のようにします。

これを行列式展開法によって次のように計算していきます。

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

 

ここで右辺第2項の中の偏微分を入れ替え(符号を変化)、基本ベクトルの位置も上記表記通りにすれば結局のところ次のようになります。

 

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

荷電粒子の運動方程式

一定の強さベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積の電場に磁束密度ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積の一定の強さの磁場がベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積方向にかけられているとします。

 

 

この座標系においての荷電粒子の運動方程式を求めてみましょう。

 

 

まず、考えている座標系においての電場と磁場のそれぞれ3方向の成分を次のようなものとします。

 

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

 

クーロン力があるときのローレンツ力は次のように表されます。

 

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

右辺第2項ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積を計算すると、

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

ローレンツの式に代入します。

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

 

 

さらにベクトルベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積が、

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

であるならば、ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積のそれぞれの方向に対して次のようになります。

 

ベクトル,ベクトル解析,行列式,ベクトル三重積スカラー三重積

nextupprevious


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