イメージでわかる電磁気学 - マクスウェル方程式 -：社会人になってから学ぶ物理学（中級編） from Udemy

What's inside

Learning objectives

高校～大学1年生レベルの電磁気学の基礎知識
電磁気学の中心となる方程式（マクスウェル方程式）の意味

数式から具体的な物理現象をイメージできる簡単な方法
ベクトルの内積・外積を暗記に頼らず計算できるテクニック

高校～大学1年生レベルの電磁気学の基礎知識
電磁気学の中心となる方程式（マクスウェル方程式）の意味
数式から具体的な物理現象をイメージできる簡単な方法
ベクトルの内積・外積を暗記に頼らず計算できるテクニック

Syllabus

はじめに

講師の紹介とこのコースで学べること

電磁気学の本質であり、最も重要な方程式であるマクスウェル方程式の全体像が見えるようになります。

マクスウェル方程式

「リソース」からこのコースに出てくるスライドをPDFでダウンロードできます。数式をじっくり追いかけるときに使ってください。

Traffic lights

Read about what's good

what should give you pause

and possible dealbreakers

Breaks down Maxwell's equations, which are fundamental to understanding electromagnetism and its applications in various technologies

Aims to provide an intuitive understanding of Maxwell's equations, which can be difficult to grasp through traditional mathematical approaches

Assumes prior knowledge of electromagnetism at the high school to first-year university level, suggesting it builds upon existing foundations

Focuses on visualizing the meaning of each equation in Maxwell's equations, which can be helpful for those who learn best through visual aids

Teaches techniques for calculating vector dot products and cross products without relying on memorization, which can be valuable for problem-solving

Requires learners to download PDF slides, which may require additional effort and resources beyond standard internet access

Reviews summary

社会人のための電磁気学入門、マクスウェル方程式のイメージ理解

受講生は言います、このコースは電磁気学、特にマクスウェル方程式をイメージで理解することに非常に役立つと感じています。社会人になってから学び直すのに適しており、数式の難しさを直感的な説明で補っている点が好評です。講義は分かりやすいとの声が多く、電磁気学の全体像を掴むのに適しています。一方で、数学的な準備が不十分な場合や、より深い理解を目指す場合は、追加学習が必要と感じる受講生もいます。全体的には肯定的な評価が多いコースです。

数学知識や応用には追加学習が必要

"数式の導出をしっかり追うには、ある程度の数学知識（ベクトル解析など）が必要だと感じました。"

"あくまでイメージを掴むためのコースであり、演習問題などが少ないため、実践的な計算力は別で補う必要があります。"

"中級編とありますが、基礎寄りの内容です。より高度な内容を求める方には物足りないかもしれません。"

学び直しや初学者に適した丁寧な説明

"社会人になってから物理を学び直したいと思っていた私にはピッタリでした。基礎から丁寧に解説されています。"

"大学で挫折した電磁気学でしたが、改めて基礎から学ぶことができ、理解が深まりました。"

"全くの初学者でも入りやすい内容だと感じました。難しい数式もかみ砕いて説明してくれます。"

数式だけでなく現象のイメージを掴む

"難しい数式を追うだけでなく、現象のイメージを掴むことができて大変助かりました。"

"電磁気学が苦手でしたが、このコースのおかげで何となく分かった気がします。イメージが湧くようになりました。"

"タイトルの通り、視覚的に理解を深める工夫が随所にあり、とても分かりやすいです。"

Activities

Be better prepared before your course. Deepen your understanding during and after it. Supplement your coursework and achieve mastery of the topics covered in イメージでわかる電磁気学 - マクスウェル方程式 -：社会人になってから学ぶ物理学（中級編） with these activities:

『EMANの物理学電磁気学』を読む

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電磁気学の概念を視覚的に理解し、コース内容の理解を深めるのに役立ちます。

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各章を丁寧に読み進める
図やイラストを参考にイメージを掴む
重要なポイントをまとめる

『電磁気学 (基礎物理学選書)』を読む

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電磁気学の基礎を固め、コース内容の理解を深めるのに役立ちます。

View Riron denjikigaku on Amazon

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各章を丁寧に読み進める
例題や演習問題を解く
重要な箇所をノートにまとめる

電磁気学の勉強会に参加

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他の学習者と議論することで、理解が曖昧な部分を明確にし、新たな視点を得ることができます。

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勉強会に参加する
積極的に質問や意見を交換する
理解度を確認し合う

Three other activities

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電磁気学のシミュレーションソフトを試す

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シミュレーションソフトを使って電磁場を可視化することで、マクスウェル方程式が表す現象をより直感的に理解できます。

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電磁気学のシミュレーションソフトを探す
チュートリアルやサンプルを試す
様々なパラメータを変化させて実験する

マクスウェル方程式のイメージ図を作成

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マクスウェル方程式の各項が表す物理現象をイメージ図として表現することで、数式と現象の結びつきをより深く理解できます。

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各方程式の意味を理解する
方程式に対応する物理現象を特定する
図やイラストで現象を表現する
図に簡単な説明を加える

マクスウェル方程式に関するプレゼンテーションを作成

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マクスウェル方程式についてプレゼンテーションを作成することで、理解を深め、人に説明する能力を養うことができます。

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プレゼンテーションのテーマを決める
資料を収集し、構成を考える
スライドを作成する
発表練習をする

Career center

Learners who complete イメージでわかる電磁気学 - マクスウェル方程式 -：社会人になってから学ぶ物理学（中級編） will develop knowledge and skills that may be useful to these careers:

電気エンジニア

電気エンジニアは、電気機器やシステムの設計、開発、テスト、および監督に携わります。このコースは、マクスウェル方程式の理解を深め、電磁気学の基礎知識を習得するのに役立ちます。雷や静電気といった自然現象から、パソコンやスマホの電子部品、レーザーやLEDなど、さまざまな技術がたった4本の式で理解できるようになるため、電気エンジニアにとって非常に有益です。特に、数式から具体的な物理現象をイメージできるようになることは、設計や問題解決において大きな武器となります。このコースでは、電磁気学の独学で挫折した方でも、マクスウェル方程式の一つ一つの数式の意味を頭の中でイメージできるようになるため、電気エンジニアとしてのキャリアを築く上で強力な支援となるでしょう。

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アンテナエンジニア

アンテナエンジニアは、無線通信システムで使用されるアンテナの設計、開発、およびテストに携わります。アンテナは電波を送受信する重要なデバイスであり、その性能は通信システムの品質に大きく影響を与えます。このコースは、アンテナの動作原理を記述するマクスウェル方程式の理解を深める上で非常に役立ちます。アンテナエンジニアは、携帯電話、無線LAN、衛星通信など、さまざまな無線通信システムに対応したアンテナを設計しており、電磁気学の知識は不可欠です。このコースで数式から具体的な物理現象をイメージできる能力を養うことで、より高性能なアンテナを設計することができます。

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電波伝搬エンジニア

電波伝搬エンジニアは、無線通信システムの設計において、電波の伝搬特性を解析し、最適なアンテナ配置や周波数割り当てを決定します。このコースは、電波の伝搬を記述するマクスウェル方程式の理解を深める上で非常に役立ちます。電波は電磁波の一種であり、その挙動を正確に予測するためには、電磁気学の知識が不可欠です。このコースでは、数式から具体的な物理現象をイメージできるようになるため、複雑な地形や建物による電波の反射や回折を考慮した伝搬解析において、より正確な予測を行うことができます。

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高周波エンジニア

高周波エンジニアは、無線通信システムやレーダーシステムなど、高周波を利用した機器の設計、開発、およびテストに携わります。このコースは、電磁波の伝搬やアンテナの原理など、高周波工学の基礎知識を習得するのに役立ちます。マクスウェル方程式は電磁波の挙動を記述する基本方程式であり、高周波エンジニアにとって必須の知識です。このコースでは、マクスウェル方程式の一つ一つの数式の意味を頭の中でイメージできるようになるため、高周波回路の設計や電磁波解析において非常に役立ちます。特に、ベクトルの内積・外積を暗記に頼らず計算できるテクニックは、高周波工学における複雑な計算をスムーズに行う上で大きな助けとなるでしょう。

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電磁環境エンジニア

電磁環境エンジニアは、電子機器から発生する電磁ノイズ（EMI）が他の機器に与える影響を評価し、対策を講じます。このコースは、電磁ノイズの発生源である電磁場の挙動を記述するマクスウェル方程式の理解を深める上で非常に役立ちます。電子機器の設計段階から電磁ノイズ対策を考慮することは、製品の信頼性向上につながります。このコースでは、マクスウェル方程式の一つ一つの数式の意味を頭の中でイメージできるようになるため、電磁ノイズの発生メカニズムを理解し、効果的な対策を講じることができます。

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磁気共鳴画像技術者

磁気共鳴画像技術者は、MRI（磁気共鳴画像）装置を操作し、人体の内部画像を撮影します。このコースは、電磁気学の基礎知識、特に磁場に関する知識を深めるのに役立ちます。MRI装置は強力な磁場を利用しており、その原理を理解するためにはマクスウェル方程式の理解が不可欠です。このコースでは、磁場に関するガウスの法則やファラデーの電磁誘導の法則など、MRI技術者が知っておくべき重要な内容を学ぶことができます。また、数式から具体的な物理現象をイメージできるようになるため、MRI装置の操作やトラブルシューティングにおいて非常に役立ちます。磁気共鳴画像技術者を目指す方にとって、このコースはMRIの原理を深く理解するための確かな土台となるでしょう。

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マイクロ波エンジニア

マイクロ波エンジニアは、マイクロ波を利用した通信システムやレーダーシステムの設計、開発、およびテストに携わります。マイクロ波は電磁波の一種であり、その挙動を理解するためには電磁気学の知識が不可欠です。このコースでは、マクスウェル方程式を通じて、マイクロ波の性質や伝搬について学ぶことができます。マイクロ波エンジニアは、携帯電話基地局、衛星通信システム、電子レンジなど、さまざまな分野で活躍しており、マイクロ波回路の設計や電磁波解析において、このコースで得られる知識が役立ちます。

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半導体エンジニア

半導体エンジニアは、半導体デバイスや集積回路の設計、開発、および製造に携わります。半導体デバイスの動作原理を理解するためには、電磁気学の知識が不可欠です。このコースでは、マクスウェル方程式を通じて、電場や磁場が半導体デバイスに与える影響について学ぶことができます。半導体エンジニアは、デバイスの微細化や高性能化に取り組んでおり、そのためには電磁気学的な視点からの理解がますます重要になっています。電磁気学の独学で挫折した方でも、マクスウェル方程式の一つ一つの数式の意味を頭の中でイメージできるようになるため、半導体エンジニアとしてのキャリアを築く上で強力な支援となるでしょう。

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レーザー技術者

レーザー技術者は、レーザー装置の設計、開発、およびメンテナンスに携わります。レーザーは電磁波の一種である光を増幅する装置であり、その原理を理解するためには電磁気学の知識が不可欠です。このコースでは、マクスウェル方程式を通じて、電磁波の性質や伝搬について学ぶことができます。レーザー技術者は、医療、産業、通信など、さまざまな分野で活躍しており、レーザー装置の性能向上や新しい応用技術の開発に取り組んでいます。

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光ファイバー技術者

光ファイバー技術者は、光ファイバーケーブルの敷設、接続、および保守に携わります。光ファイバー通信は電磁波の一種である光を利用しており、その原理を理解するためには電磁気学の知識が不可欠です。このコースでは、マクスウェル方程式を通じて電磁波の性質や伝搬について学ぶことができます。光ファイバー技術者は、ケーブルの敷設だけでなく、伝送損失の測定や光信号の解析なども行います。このコースで数式から具体的な物理現象をイメージできる能力を養うことで、光ファイバーシステムのトラブルシューティングや性能改善に貢献することができます。

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加速器物理学者

加速器物理学者は、粒子加速器の設計、開発、および運用に携わります。粒子加速器は、電場や磁場を利用して粒子を高速に加速させる装置であり、その原理を理解するためには電磁気学の知識が不可欠です。加速器物理学者は、加速器の性能向上や新しい加速器技術の開発に取り組んでいます。このコースでは、マクスウェル方程式を通じて、電場や磁場が粒子に与える影響について深く学ぶことができます。加速器物理学者としてキャリアを築くためには、高度な電磁気学の知識が求められるため、修士号または博士号が必要となる場合が多いです。

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プラズマエンジニア

プラズマエンジニアは、プラズマを利用した技術の開発や応用に携わります。プラズマは電離した気体であり、その挙動は電磁場によって大きく影響を受けます。このコースは、電磁気学の基礎知識、特に電場や磁場がプラズマに与える影響について理解を深めるのに役立ちます。プラズマエンジニアは、半導体製造プロセスや医療機器など、さまざまな分野で活躍しており、電磁気学的な視点からの理解は不可欠です。このコースでは、マクスウェル方程式を通じてプラズマの物理現象を理解するための基礎を築くことができます。

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物理学教師

物理学教師は、中学校や高校、大学などで物理学を教えます。このコースの目的は、電磁気学の基礎知識を再確認し、マクスウェル方程式の本質を理解することにあります。このコースで、数式から具体的な物理現象をイメージできる能力を養い、生徒にわかりやすく電磁気学を教えることができるようになります。特に、電磁気学の独学で挫折した経験がある物理学教師にとって、このコースは、自信を持って生徒に電磁気学を教えるための良い機会となるでしょう。

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プログラマ

プログラマはソフトウェアの設計、コーディング、テストを行います。電磁気学の知識は直接的にはプログラミングに必要ありませんが、科学技術計算やシミュレーションを行う分野では、電磁気学の知識が役立つことがあります。例えば、電磁場解析ソフトウェアの開発や、電磁波シミュレーションを行う際には、マクスウェル方程式の理解が不可欠です。このコースで数式から具体的な物理現象をイメージできる能力を養うことで、より高度な科学技術計算プログラムを開発することができます。

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データアナリスト

データアナリストは、大量のデータを収集、分析し、ビジネス上の意思決定を支援します。電磁気学の知識は、データ分析に直接的に必要ではありません。しかし、もしデータアナリストが物理学や工学に関連する分野で働く場合、例えば、電磁場測定データの分析や、電波伝搬シミュレーションの結果分析などを行う場合には、電磁気学の知識が役立つことがあります。このコースでマクスウェル方程式の理解を深めることで、電磁気学的な現象に関するデータの解釈や分析において、より深い洞察を得ることができます。

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Reading list

We've selected two books that we think will supplement your learning. Use these to develop background knowledge, enrich your coursework, and gain a deeper understanding of the topics covered in イメージでわかる電磁気学 - マクスウェル方程式 -：社会人になってから学ぶ物理学（中級編）.