講義概要

1年生で学習した電磁気学を、ベクトル解析を用いてより体系化することにより、その理論の本質的構造を理解することを目指す。静電場、静磁場、電磁誘導の基本法則、マクスウェル方程式の導出ならびに電磁波とその伝播を習得する。

講義の目的

1年生で学習した電磁気学を、ベクトル解析を用いてより体系化することにより、その理論の本質的構造を理解することを目指す。静電場、静磁場、電磁誘導の基本法則、マクスウェル方程式の導出ならびに電磁波とその伝播を習得する。

講義計画

１．静電場と静電ポテンシャル１
　　クーロンの法則、電場の重ね合わせ、ガウスの法則、ガウスの発散定理
２．静電場と静電ポテンシャル２
　　静電ポテンシャル、ストークスの定理、ポアソン方程式、ラプラス方程式
３．静電場の基本法則１
　　グリーンの公式、境界値問題、鏡像法、静電場のエネルギー
４．静電場の基本法則２
　　電気双極子、誘電体、多重極展開
５．定常電流と磁場１
　　連続方程式、オームの法則、アンペール力、ローレンツ力、ホール効果
６．定常電流と磁場２
　　磁気双極子、アンペールの法則、ベクトルポテンシャル
　　ビオ・サバールの法則、多重極展開
７．電磁誘導
　　ファラデーの法則、起電力、単極誘導
８．マクスウェル方程式１
　　変位電流、マクスウェル方程式、電磁ポテンシャル、ゲージ変換
９．マクスウェル方程式２
　　分極電流、磁化、媒質中のマクスウェル方程式、電磁場のエネルギー
１０．磁気エネルギーと回路
　　電流系のエネルギー、インダクタンス、キルヒホッフの法則
１１．電磁波１
　　平面波、偏光、電磁波のエネルギーと運動量
１２．電磁波２
　　媒質中の電磁場と境界条件、電磁波の反射と屈折
１３．電磁波の伝播
　　ヘルムホルツ方程式、導波管中の電磁波の伝播
１４．予備

教科書・参考書等

砂川重信著　電磁気学　岩波書店（物理テキストシリーズ 4）
中村哲、須藤彰三著　電磁気学　朝倉書店（現代物理学―基礎シリーズ）

成績評価

中間試験、期末試験によって行う。

担当教員の一言

電磁気学は理論物理の基礎となる理論体系で、単純で美しい形式で与えられるが、数学的な素養（ベクトル解析）を必要とする。面倒な数学的な取り扱いを避けずに、しっかりと計算力を養うことが重要である。それができないと合格にならない。