*Ddδ(デルタdelta)⊿[delta]*
D [m]:〔厚さ〕
D [C/m]:〔電束密度〕 (cf)B[T] テスラ, [Wb/m2]:磁束密度
d [m]:〔格子定数〕等間隔に引いた多数の細い筋(溝・スリット)の間隔のこと
d [m]:〔距離〕(原子面の間隔)
(cf)2dsinθ=mλ (m:整数):ブラッグの反射条件(回折X線が強め合う)
[da] デカdeca: 101(SI接頭記号)
[dB] デシベル:〔音の強さ〕 0[dB]=10-12[J/m2s]=I0, 10[dB]=10I0
☞5→10→20→40のようにボリュームを2倍にすると約6[dB]ずつ変化する。
[dpi] 長さ1インチ[2.54cm]の直線を何個の点に分割できるかを表す。
(dot per inch) コピー機:600dpi, FAX:200dpi
[dyn],[dyne] ダイン:〔力の単位〕 1[dyn]=1[g・cm/s2]=10-5[N]
[d] デシdeci: 10-1(SI接頭記号)
〔参考〕
[T]teraテラ(1012) [G]gigaギガ(109) [M]megaメガ(106) [k]kiloキロ(103)
[h]hectoヘクト(102) [da]decaデカ(10) [d[deciデシ(10-1)
[c]centiセンチ(10-2)[m]miliミリ(10-3)[μ]microマイクロ(10-6)
[n]nanoナノ(10-9) [p]picoピコ(10-12) [f]femtoフェムト(10-15) [a]アト(10-18)
⊿[delta]:〔距離〕⊿[km]=7.42tのこと。
7.42は{(vP×vS)/( vP-vS)}×tから求められる。
〔大森公式〕Omori’s formula:
初期微動継続時間t[s]と震源までの距離⊿[km]との関係を与える公式。
震央距離が100~600kmくらいの範囲に用いられる。
Dy=dy/dx (D:微分演算子・D演算子)
*Eeε(イプシロンepsilon)*
E [Pa, N/m2]〔ヤング率・伸び弾性率〕Young's modulous(1807):
E=T/ε, E:棒の断面に働く応力, ε:単位当たりの伸びまたは縮み
E [N/C], [V/m]:〔電場・電界〕 F=qEより∴E=F[N]/q[C], V=Edより ∴E=V[V]/d[m](静電気力の働く空間。電荷によって静電気力を生むように変化した空間。
その点に置いた+1[C]の点電荷が受ける電気力で、力の向きと大きさとで表される場のこと。
「ある点の電界の強さを求める問題」では、その点に+1[C]の点電荷を試しに置いて[これを試験電荷という]、 他の電荷から受ける力をクーロンの法則を使って求める。)
(cf) H [A/m]:磁場・磁界(磁気力の働く空間。磁気力を生むように変化した空間)
☞電界(電場)の定義:その点に置かれる+1[C]の電荷が受ける電気力E。
誘電体中でE=k(q/r2), 真空中でE0=k0 (q/r2), k=k0/εr, εr:比誘電率
導体の場合、E=0 (単位面積あたりの電気力線の数つまり電気力線密度は、
その場所の電界の強さEに等しくなるように描く。)
(1)E [N/C] :〔電場の強さ・電界の強さ〕 E [N/C]=k0・(q/r2): r [m], q [C]
☞真空中にr [m]離れた2点A, Bに+q1[C],q2[C]の点電荷を置いたとき、
2点間の中点での電場の強さは、 E[N/C]=(k/r2)(q1-q2)
k=9.0×109[N・m2/C2](クーロンの法則における比例定数)
☞真空中にr[m]離れた2点A, Bに+q1[C],q2[C]の点電荷を接触させて、
再び同じ距離r[m]に置いたとき、A, Bの電荷はどちらもQ[C]=(1/2)(q1+q2)
☞電界の向きE=k・(Q/r2)と、正電荷⊕が受ける静電気力F=qEの向きは同じ。
負電荷⊖が受ける静電気力F=qEの向きは逆向きになる。
☞中心からの距離が半径a[m]の球(内部に一様に分布した全電気量Q[C])があり、
中心からの距離がr[m]の点Pでの電界の強さE[N/C]:
(i)r>a(外側を覆う)のとき E=kQ/r2[N/C]
(ii)r<a(内部をえぐる)のときE=kQr/a3[N/C]
ガウスの法則の原則:
①球Cを貫く電気力線の総本数NはN=4πk×q
(閉曲面の内部の総電気量)=(1/ε0)×q(k:クーロン定数)と原則
②〔電界の大きさ〕[N/C]=1[m2]あたりを貫く電気力線の本数[本/m2]を使う)
(2)E [V/m]=V/d[N/C]:〔誘導電場の大きさ〕 V [V] :電位差, d [m]:極板間の距離
(3)E [V/m]=vB:〔磁束の変化と電場の誘導〕 v [m/s], B [T],[Wb/m2]:磁束密度
(4)E [V/m]=μ0vH:〔進行する磁場がつくる電場の大きさ〕
μ0 [N/A2]:〔真空の透磁率〕
μ0=4π×10-7[N/A2]=1.25663×10-6[N/A2]
(cf)H [A/m]=ε0vE:進行する電場がつくる磁場の大きさ v[m/s]:
E [V/m]: ε0=1/4πk0:真空の誘電率(8.8541×10-12[F/m])
(cf)k0=k=9.0×109[N・m2/C2]
(5)E [本/m2],[N/C]: 〔電界の大きさ〕
〔電界の大きさ〕
[N/C]=1[m2]あたりを貫く電気力線の本数[本/m2](ガウスの法則の原則②)
(cf) ガウスの法則の原則①は閉曲面を貫く電気力線の総数Nは
N=4πk×q(閉曲面の内部の総電気量)=(1/ε0)×q (k:クーロン定数)
(6)E [W/m2]=σT4: 〔絶対温度T[K]のとき、物体の表面1[m2]から1[s]間に放射される
電磁波の全エネルギー・ステファン・ボルツマンの法則〕σ(シグマ)=5.67×10-8[W/(m2・K4)
E [V]:〔起電力〕(電流が流れていないときの電池の+極と-極との間の電圧。)
(cf)電流が流れているときの電圧は、端子電圧V[V]
V=E-rI(内部抵抗r[Ω]によって電圧降下rI[V]が生じるので、
端子電圧V[V]は起電力E[V]より小さい)
∑(i=1, n)(Ei+RiIi)=0〔キルヒホッフの第2法則〕(任意のひと回りの
電流回路について、起電力の代数和は抵抗による電圧降下の代数和に等しい)
E [J]=mc2:〔アインシュタインの関係式〕 c=3.0×108 [m/s]:真空中の光速 m[kg]:質量
(1905年にアインシュタインが発表した特殊相対性理論で質量とエネルギーの同等性[等価性]を示す)
(cf) E[J]≒m0c2+(1/2)m0v2:〔質量-エネルギー保存の法則〕
(静止質量m0の物体が速度vで運動しているときの質量mとそのエネルギーE)
(cf)m0c2:〔静止のエネルギー〕 m0:静止質量
⊿E [J], EB[J]=⊿Mc2:〔結合エネルギー〕(原子核をばらばらの核子にするために必要なエネルギー。
質量欠損⊿Mに相当するエネルギー⊿Eだけ、原子核は核力で固く結びついていて、
エネルギーの低い状態にある。これを原子核の結合エネルギーという。) ⊿M[kg]:原子核の質量欠損
[E] エクサexa: 1018(SI接頭記号)
E0 [V] 〔真空中でその点に置かれる+1[C]の電荷が受ける電気力〕=k0 (q/r2),
k=k0/εr, εr:比誘電率。導体の場合、E=0 (cf)誘電体中ではE=k(q/r2),
ED=⊿mc2: 〔結合エネルギー〕
核子が原子核を構成するときに放出される質量欠損分のエネルギー
⊿m={Zmp+(A-Z)mn}-M:〔質量欠損〕
Z:原子番号, A:質量数, mp:陽子の質量 , mn:中性子の質量 , M:陽子の個数
En=-(hcR)/n2[J]=-13.6/n2[eV]:〔水素原子のn番目のエネルギー順位〕
c=3.0×108[m/s]:真空中の光速, R:リュードベリー定数(1.09737×107[1/m])
n:量子数, h=6.63×10-34[J・s]:プランク定数
Ep, Ek [J]など:〔エネルギー〕仕事に変換できる物理量のこと。
エネルギーの単位は仕事の単位と同じ[J]
〔運動エネルギー〕kinetic energy:運動している物体がもつエネルギー
Ek, K=(1/2)mv2
〔位置エネルギー〕potential energy: 重力・弾性力・電場や電界などの電気力・磁場や
磁界などの磁気力・万有引力によるエネルギー
〔重力による位置エネルギー〕potential energy:(物体の存在する位置によるエネルギー)
Ep, U=mgh
〔弾性力による位置エネルギー(=弾性エネルギー)〕elastic energy:
単振動のエネルギーも同じ (1/2)kx2
Ep’, U =(1/2)kx2 (cf)F[N]=kx k:ばね定数
〔万有引力による位置エネルギー〕U =-G・Mm/Rまたは(GMm)/r
〔クーロン力による位置エネルギー〕U =-k・(e2/r)
〔電荷による位置エネルギー〕V=k0(Q/R)
(cf)電荷の電界における位置エネルギー(電位)W=QV
・電位:(+1[C]の)正電荷がもつ位置エネルギー
〔静電エネルギー〕U=(1/2)QV(極板間の空間に蓄えられる)
〔電流による磁界のエネルギー〕(1/2)L I 2
〔光子のエネルギー〕E=hν(光・紫外線・X線・γ線)
〔原子核エネルギー〕E=mc2(原子核が変化し、質量がエネルギーに変わる)
〔電子による位置エネルギー〕Ep=-k(e2/a) a[m]
〔静止エネルギー〕質量m[kg]の物体はE=mc2の静止エネルギーをもつ。
アインシュタインが発見した。
〔核分裂のエネルギー〕ウランの同位体である23592Uに遅い中性子を衝突させて吸収させると、ほぼ同じ大きさの2個の原子核に分裂する。(質量数の大きい1つの原子核が反応。低速の中性子を吸収し、ほぼ半分の質量の2つの原子核に分裂する。)
中性子線は紙、アルミ、鉄や鉛を透過するが、水やコンクリートは透過できない。
〔核融合のエネルギー〕重水素21Hがヘリウムに変わる。(質量数の小さい2つの原子核の反応。大きな原子核になるほうが安定するので、2つの原子核が融合して、質量数の大きい1つの原子核に変わる。太陽エネルギーのもとは、核融合反応によって解放された結合エネルギーである。)411H→42H+2e+ (e+は陽電子)
〔力学的エネルギー〕dynamic energy:E=Ep+Ek, E=U+K
(位置エネルギーEp, Uと運動エネルギーEk, Kの合計)
・〔力学的エネルギー保存の法則・保存則〕
law of conservation of dynamic energy:
物体が運動の様子を変えても、外力による仕事が加わらない限り、
「位置エネルギーと運動エネルギーの総和」は一定に保たれる。物体に働く力が重力や弾性力のみの場合は成り立つが、完全弾性衝突でない場合(つまり非弾性衝突の場合、跳ね返り係数e≠1, 0≦v’ 2<v2)や、摩擦力や抵抗力が働く場合は成り立たない。熱が発生するので力学的現象だけでなくなるからである。
(cf)鉛直につるしたばねの力学的エネルギー保存の法則:
(1/2)mv2+mgh+(1/2)kx2=一定
(運動エネルギー+位置エネルギー+弾性力による位置エネルギー=一定)
(cf)液体における力学的エネルギー保存の法則: 広い断面積の容器の液面からの深さh[m]の所にある細い断面積の穴を出る液体の速さv[m/s]はv2=2ghで液面の高さAにある物体Pが空気中を初速度なしに落下して穴の高さh[m]に達したときの速さに等しい。〔トリチェリーの定理〕
・〔エネルギー保存の法則〕law of conservation of energy:熱エネルギー・電気エネルギー・化学的エネルギー・光のエネルギー・原子核エネルギー・力学的エネルギーのようなエネルギーの総量は、外部とのやり取りがない限り、一定不変である。(着目する物体の集まりを「系」という。系の周りのものを外部という。)
量子quantum(エネルギーの素量elementary quantity)
・〔エネルギーの原理〕:運動エネルギーの変化は加えた仕事に等しい。
(1/2)mv2-(1/2)mv02=W=Fx, Fs[J]
・〔熱量保存の法則〕
外部との熱の出入りがなければ、高温の物体が失った熱量=低温の物体の得た熱量
mc(tH-tL)=m’c’(tL-tH)
(cf)・1次エネルギーprimary energy(加工されない状態で供給されるエネルギー。石油・石炭・天然ガスなどの化石燃料や原子力発電に使うウラン鉱石・プルトニウムのような
核燃料、水力・風力・潮流・地熱・太陽光(太陽光発電は2次エネルギー)などの再生可能エネルギーや薪[まき]などの自然から直接摂取されるエネルギー。)
・2次エネルギーsecondary energy(1次エネルギーを変換・加工したもの。都市ガス・LPガス・電気[電力]・ガソリン・軽油・コークスなど)
Er[J]=(1/2)Iω2:〔回転運動のエネルギー〕=(1/2)mv2
軸のまわりを角速度ωで回転している
慣性モーメントIの剛体がもつ回転運動エネルギー。
回転運動においても力学的エネルギー保存の法則が成り立つ)
e:〔跳ね返り係数・はねかえり係数・反発係数〕
・床や壁に垂直に衝突: e=-v/v0またはe=| v/v0|,
v0:衝突直前の速さ, v:衝突直後の速さ
・床や壁に斜めに衝突: e=-vy'/vy, vx=vx'
or e=(v'sinθ')/(vsinθ), v'cosθ'=vcisθ
このとき床や壁が受ける力積は、球の垂直方向の運動量の変化より
Ft=-m v'sinθ'-m vsinθ
(衝突面と垂直方向の速度で考える。)
・動いている物体同士の衝突:e=-(vA’-vB’)/(vA-vB)
☆衝突の種類:(弾性衝突のときのみ、力学的エネルギー保存の法則を使う。)
①完全弾性衝突・弾性衝突:e=1 (力学的エネルギーが保存される。衝突時に熱は発生しない。)
②非弾性衝突:0<e<1(力学的エネルギーが保存されない。衝突時に熱が発生する。)
③完全非弾性衝突:e=0(衝突後は一体となり、跳ね返らない)
0≦e<1のとき、力学的エネルギーは保存されない。衝突時に熱が発生する。
e:〔熱機関の効率・熱効率〕 効率100%の熱機関は存在しない。e<0
e=W/Q1=( Q1-Q2)/ Q1=1-(Q2/Q1)
・熱効率e:高熱源からQ1[J]の熱をもらい、そのうちのW’[J]を外部にする仕事に変え、残りのQ2[J]の熱を低熱源に捨てる熱機関の熱効率はe=W’/Q1=(Q1-Q2)/Q1
e [C]:〔電気素量〕=(|-1.60×10-19|[C], 1.60217733×10-19[C])
(電気量の最小単位)
(cf)(1/2)mv02=eV:電子の運動エネルギー
(cf) c=3.0×108[m/s]:〔真空中の光速・光の速さ・電磁波の速度〕
e:〔ネイピアの数Napier’s number〕logeA(=InA)のe:
e≒2.718281828459045… [鮒1はち2はち鮒1はち2はち至極惜しい]
e+:〔陽電子〕 ☞核融合反応の例:411H→42He+2e+
-e[C]=-1.60×10-19[C]:〔電気素量・電子の電荷〕(ミリカンの実験による)
(cf)m[kg]=9.11×10-31[kg]:電子の質量, 01n:中性子, e+:陽電子
[EB] エクサバイト exabyte: 1 EB= 1×1018 TB(テラバイト)
e/m(=e/me)=1.76×1011[C/kg]=(lv02)/(abE):〔電子の比電荷〕
(=1.75881962×1011[C/kg], 1.75882071×1011) l [m]:
蛍光板の中心と電子の距離, b [m]:偏光板の長さ,
E [V]:電場, a [m]:2枚の偏光板の中心から蛍光板の中心までの距離,
v0[m/s]=√{(2eV)/m}:電子が陽極に達したときの速さ
(電子線が蛍光板に当たる位置は電子の比電荷e/mの量によって決まる)
[eV] (素粒子の質量を表す単位)電子ボルト・エレクトロンボルト:
〔電子が1[V]の電圧で加速されるときのエネルギー〕
1[eV]=1.60×10-19[J] (=1.602176462×10-19[J])
1[MeV]メガ電子ボルト=106[eV], 1[GeV]ギガ電子ボルト=109[eV]
eV [J]: eV=(1/2)mv2-(1/2)mv02(運動エネルギーの変化:
一様な電界の電界方向に入射する電子の)
(cf)(1/2)mv02=eV:電子の運動エネルギー e:電気素量(|-1.60×10-19|[C]
ε[F/m]ファラド・メートル:〔誘電率〕ε=εr×ε0
ε0=1/4πk0:〔真空の誘電率〕(8.8541878×10-12[F/m])=107/4πc2 (cf)k0=9.0×109[N・m2/C2]
εr=ε/ε0: 〔比誘電率〕(誘電体の誘電率εと真空の誘電率ε0の比)
ε0:真空の誘電率(8.8541×10-12[F/m])
比誘電率(空気1.0006, チタン酸バリウム3000~5000)
・電圧が同じ極板間に比誘電率εrの誘電体を挿入すると
蓄える電気量はεr倍になる。Q=CVでVが一定のときQ∝C
[emu]:CGS系単位系electro-magnetic unit [Wb]=[J/A]=[V・s]
exp x: ex (exponent累乗の指数)
E(X)〔確率変数Xの期待値〕expectation:
E(X)=Σ(k=1, n)kP(X=k)=Σ(k=1, n)xkpk=x1p1+x2p2+….+xnpn