進捗(10/29~11/4) 電磁気学の勉強開始

基礎知識(その他の分野)

磁気が顔を出すところ

スピントロニクス

アクチュエータの勉強の流れで、アクチュエータ先端の磁気ヘッドについて調べていたところ、電子情報通信学会「知識ベース」でスピントロニクスの入門記事を見つけた。

電子の電荷を主に用いてきたエレクトロニクスの世界に、従来は顕わには関わってこなかった”スピン”という物理量を積極的に利用して、新しい物性や機能、デバイスを実現しようとする「スピントロニクス」の研究は、世界的に大きな潮流になっている。 スピントロニクスの中でも、強磁性体金属とその多層膜をベースにした分野は、最も応用が進んでいる。(後略)(電子情報通信学会「知識ベース」S2群2編5章「スピントロニクス」の冒頭より,2009年)

スピントロニクス(=「スピン」のもつ機能や自由度を用いた技術分野)の具体例は色々あるようだが、「知識ベース」のこの単元で取り上げられていたテーマは下記のとおり。

  1. 巨大磁気抵抗効果(GMR)と磁気センサ
  2. トンネル磁気抵抗効果(TMR)と不揮発性メモリ
  3. 半導体スピントロニクスの発展
  4. スピントランジスタ

電子のスピン(上向きor下向き,+1/2 or -1/2)を利用するとのことだが、正直なところ、読んでもよく理解できなかった。。。スピン以前の問題として、電磁気学の知識が足りないことが1つの原因である。

地磁気測位

磁気に関連するトピックとして、ちょっと気になっているものの1つに、「地磁気測位」がある。

株式会社NTTデータ(以下:NTTデータ)は2018年6月より、地磁気注1 を用いた高精度屋内位置情報サービスを提供開始します。
本サービスでは、施設に設置された各種電波機器(Wi-Fi、BLEビーコンなど)からの電波だけでなく、建物の形状によって変化する地磁気も活用することで、GPSの届かない屋内においても正確な位置を算出します。 (NTTデータのプレスリリースより,2018年5月)

衛星測位では水平方向の精度しか取れないが、地磁気(構造物の磁気特性)を使うことで鉛直方向にも精度を取ることができて屋内測位が可能になる、ということかと思うが、「構造物の磁気特性」と言われてもあんまりピンとこない。。。やっぱり、電磁気学の知識が足りないからだ。

電磁気学を勉強してみる

面白そうだと思うのに理解できないもどかしさの解消と、特許明細書のいわゆる「機械」の方に入っていく準備として、大学一年生レベルの電磁気学を勉強することにした。

”(とりあえず)一ヶ月くらいで最後まで読み通せそうなテキスト”、を探して大学近所の古書店をうろうろした結果、大学一年生の1学期分(14~15回の講義)で終了することを念頭において作られたテキスト『セメスター物理 電磁気学』を購入した。

十数年前、共立出版の物理数学Oneポイントシリーズ『div, grad, rot』(大槻義彦 著)に大変お世話になって以来、この著者のテキストを好んで使用している。

今週の成果

セメスター物理 電磁気学の構成
  • 第1章 静電気
  • 第2章 電場
  • 第3章 電位
  • 第4章 キャパシタ―
  • 第5章 電流
  • 第6章 電流と磁場
  • 第7章 磁場から受ける力
  • 第8章 静磁気
  • 第9章 電磁誘導
  • 第10章 電磁波

 

第1~第3章が終わって、第4章に少し入ったところまで進んだ。

電磁気学は、学生の頃にやらなかった分野の1つである。今回初めて、ガウスの法則をまなび、電場・電束密度・電気力線についても、理化学辞典などを併用して定義を確認したことで、物理的な概念に対する理解がいくらか深くなったと思う。