ベクトル解析を学ぶ前の電磁気学

  1. 曲面の境界に沿って, の接線成分 が一定
  2. 面に沿って の法線成分 が一定

という場合に限定すると,用いる数学が簡単になる.

  • 電荷を中心とする半径 の球面に対し,
  • 電流を中心とする半径 の円板に対し,
  • 半径 の円板に対し,

以上の4つの法則を仮定して,その前に

  • 空間ベクトルの外積
  • Lorentz 力 電荷が受ける力
  • Poynting ベクトル場 :単位時間に単位面積の面を横切るエネルギーの流れ

を押さえておけば,さまざまな電磁気現象が定性的に説明できる.

その後で,

  1. 積分・面積分の概念を導入.
  2. 最初の仮定を外した場合に上の4つの法則を一般化して,Maxwell 方程式の積分形を得る.
  3. div,rotの導入.
  4. Gauss の発散定理,Stokes の定理.
  5. Maxwell 方程式の微分形.

という流れ.