このページでは、電磁波を生んでいる 2 つの法則を 1 つずつ取り出して 3D で見ます。場面パネルで切り替えると、磁場が源のとき、電場が源のとき、そして 2 つが連鎖して波になったときの 3 つを見比べられます。
磁場の変化が電場を生む場面では、真ん中の筒の中で磁場が上下に振れています。そのまわりを取り囲むように、渦を巻く電場が現れます。電場が最も強くなるのは磁場が最大のときではなく、磁場が 0 を横切る瞬間です。そこが磁場のいちばん速く変わるところだからです。
電場の変化が磁場を生む場面は、その裏返しです。源と渦を入れ替えただけで、図の組み立ても動き方もまったく同じになります。違うのは渦の回る向きで、ファラデーの法則には変化を打ち消す向きという符号が付いているのに対し、アンペール・マクスウェルの法則には付きません。
渦の矢印は、外側の輪ほど短くなっています。同じ変化率でも、輪が大きくなるほど 1 周の長さが伸びるので、1 か所あたりの強さは薄まります。距離に反比例して弱くなる、という形です。
右下のグラフは、電場と磁場の時間変化を並べたものです。誘導の 2 つの場面では、片方が sin なら片方はその変化率の cos になるので、2 本は 4 分の 1 周期ずれます。片方が山のとき、もう片方はちょうど 0 を通ります。
電磁波の場面へ切り替えると、この 2 本がぴたりと重なります。生み合う関係のままで進む波では、電場と磁場が同位相になるためです。同じグラフの上で形が変わるので、誘導と波の違いがそのまま見えます。
表示パネルで周波数を上げると、電磁波の場面では波長が縮みます。速さは変えていないので、1 秒あたりの振れの回数が増えたぶんだけ 1 回ぶんの長さが縮む、という関係がそのまま出ます。誘導の 2 つの場面では、振れる速さだけが上がります。
図はドラッグで回せ、ホイールやピンチで寄り引きできます。渦がどの面の中を回っているのか、電場と磁場がどう直交しているのかは、正面から見ているだけでは読み取れません。視点を戻す印を押すと、その場面の構えへいつでも帰れます。