電磁気学第一 Electromagnetism I

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担当教員: 山口昌英

使用教室: 月3-4(H111)

単位数: 講義：2 演習：0 実験：0

講義コード: 5035

シラバス更新日: 2015年3月17日

講義資料更新日: 2015年3月16日

学期: 前期 / 推奨学期：3

概要

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。静電場、静磁場、電磁誘導の基本法則およびマクスウェル方程式の導出を習得する。

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. 電磁気学の概観 (ベクトル場、ベクトル解析、電場と磁場）
2. 静電場と静電ポテンシャル I （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）
3. 静電場と静電ポテンシャル II （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）
4. 静電場の基本法則 I （グリーンの公式、境界値問題、鏡像法、静電場のエネルギー）
5. 静電場の基本法則 II （電気双極子、誘電分極、多重極展開）
6. 定常電流と磁場 I （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）
7. 定常電流と磁場 II （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）
8. 電磁誘導 I （電場と磁場、ファラデーの法則）
9. 電磁誘導 II （起電力、インダクタンス、単極誘導）
10. マクスウェル方程式 I （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）
11. マクスウェル方程式 II （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）
12. 磁場のエネルギーと回路（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）
13. 電磁波 I （平面波、偏光、電磁波のエネルギーと運動量）
14. 電磁波 II （媒質中の電磁場と境界条件、電磁波の反射と屈折）
15. 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）

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

期末試験によって行う。