高校物理で習う内容が、理論（計算）に偏っている件

高校物理では、電磁気において、モーター、コンデンサー、ホイートストンブリッジなどを学習する。しかし、理論に偏っており、問われるのは主に計算だ。計算は、コンピュータ（AI）にやらせれば良いだろう。応用先、ユースケースを習わないのは腹立たしいことだ。エネ管や電気工事の資格ではユースケースも習うので、余裕がある理系の人は少し勉強しても良いかもしれない。

私が解説しよう。ホイートストンブリッジについては、Geminiの力を借りたことをご了承願いたい。

モーター

電気エネルギー（正確には電気と磁気）を回転運動に転換することができる。リニアモーターのように、直線のものもある。理論としては初歩的だが、現代の工業製品で極めて汎用性があり、重要な技術である。自動倉庫の保管場所までの移動や、空港におけるバゲージの自動輸送など、多目的に利用されている。電気自動車や電車もモーターの駆動力で動く。日本のメーカーでは、ニデックが中小型、三菱電機が中大型、その他諸々のメーカーが製造しており、日本企業がある程度は競争力を維持している。

コンデンサー

電荷を一時的に蓄積できる。電池と異なるのは、電池は化学的な作用で電気を蓄えるが、コンデンサーは電荷そのものを蓄えることだ。日本企業では、村田製作所が圧倒的な競争力を誇る。

ホイートストンブリッジ

• センサー:

  • 歪みゲージ: 物体の変形量を電気抵抗の変化として検出し、構造物の強度や安全性を評価する。

  • 圧力センサー: 圧力の変化を抵抗変化に変換し、自動車のタイヤ圧、気圧、液面レベルなどを測定する。

  • 温度センサー: 温度変化による抵抗の変化を利用し、精密な温度計測を行う。

  • 力センサー: 力の大きさを抵抗変化に変換し、生産ラインでの品質管理やロボットの力制御などに利用される。

• 計測器:

  • 抵抗測定器: 精密な抵抗値の測定に利用される。

  • LCRメーター: インダクタンスや静電容量の測定にも応用できる。

• 自動制御:

  • PID制御: プロセス制御において、ホイートストンブリッジで得られた測定値をフィードバックし、安定した制御を行う。
    ホイートストンブリッジが選ばれる理由

• 高精度: 極めて微小な抵抗変化を高精度に検出できる。

• シンプルな構成: 基本的な回路構成で高精度な測定が可能。

• 様々な物理量への応用: 抵抗変化を介して、力、圧力、温度など様々な物理量を測定できる。