- 開講元
- 地球惑星科学系
- 担当教員名
- 奥住 聡
- 授業形態
- 講義 / 演習
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 月5-8(I311) 木5-8(I311)
- クラス
- -
- 科目コード
- EPS.B212
- 単位数
- 4
- 開講年度
- 2016年度
- 開講クォーター
- 4Q
- シラバス更新日
- 2016年1月11日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
本授業では電磁気学の基礎方程式であるマクスウェル方程式から出発し、真空中の静電磁気学、物質中の電磁気学、電磁誘導、電磁波の基礎を習得する。
電磁気学の諸概念は地球惑星科学の学修・研究のために必須である。本講義では、マクスウェル方程式を用いて、具体的な電磁気学的現象を理解することを目的とする。
到達目標
本授業を履修することによって次の能力を習得する。
1) 微分型で表現された電磁場の方程式の物理的意味を説明できる
2) さまざまな境界条件のもとでの静電磁場を求めることができる
3) 物質中の電磁気学の概念を説明でき、具体的な問題を解くことができる
4) マクスウェル方程式から電磁波の伝搬と放射を計算することができる
キーワード
電場、静電ポテンシャル、ガウスの法則、オームの法則、磁場、ベクトルポテンシャル、アンペールの法則、マクスウェル方程式、電磁波、誘電体、磁性体
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
毎回の授業の前半で講義を行い、後半で演習を行う。週に１回、小テストを課す。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 電磁気学で使う数学（ベクトル解析など） | ベクトル場の発散・回転、および保存則の微分表示を理解する |
| 第2回 | 静電気学（１）： 基本概念 | 電場、ガウスの法則、静電ポテンシャルを理解する |
| 第3回 | 静電気学（２）： 電場分布を求める | 与えられた境界条件のもとでの電場分布の求め方を理解する |
| 第4回 | 静電気学（３）： 静電エネルギー | 電荷の集まりの持つエネルギーを理解する |
| 第5回 | 静電気学（４）： 誘電体 | 分極、誘電率を理解する |
| 第6回 | 静電気学（５）： 物質中の電場 | 誘電体中の電場と分極の導き方を理解する |
| 第7回 | 電流 | 電流密度、オームの法則を理解する |
| 第8回 | 静磁気学（１）： 基本概念 | 磁場、アンペールの法則、ベクトルポテンシャルを理解する |
| 第9回 | 静磁気学（２）: 磁場分布を求める | 与えられた境界条件のもとでの磁場分布の求め方を理解する |
| 第10回 | 静磁気学（３）： 磁気双極子 | 磁気双極子と閉じた電流の対応を理解する |
| 第11回 | 静磁気学（４）： 磁性体 | 磁化、透磁率、磁性体の中での磁場を理解する |
| 第12回 | 電磁誘導 | ファラデーの法則と電磁誘導を理解する |
| 第13回 | 電磁波（１）： マクスウェル方程式から導く | 真空中でのマクスウェル方程式から電磁波が導かれることを理解する |
| 第14回 | 電磁波（２）： 伝搬 | 電磁波（主に平面波）の伝搬について理解する |
| 第15回 | 電磁波（３）： 放射 | 変動する電荷・電流分布から電磁波が放射されることを理解する |
教科書
初回の授業で指定する
参考書、講義資料等
ファインマン(著), 宮島龍興(翻訳)『ファインマン物理学〈3〉電磁気学』 岩波書店, ISBN-13: 978-4000077132
成績評価の基準及び方法
小テスト(50%)および期末試験(50%)により評価する。
関連する科目
- EPS.B210 ： 物理数学B（地惑）
- EPS.B331 ： 量子力学（地惑）
- EPS.A333 ： 惑星天文学
- EPS.A335 ： 太陽地球系物理学
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
物理学B, 物理数学Bの履修を前提とする。
