H28年度 電磁気学第一   Electromagnetism I

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開講元
物理学科
担当教員名
山口 昌英 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(H136)  金3-4(H136)  
クラス
-
科目コード
ZUB.E202
単位数
2
開講年度
H28年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
H29年1月11日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

電磁気学は、電場と磁場を基本的な場とし、場を生成し、場から力を受ける電荷,電流とその運動を取り扱う。場の方程式は時間と空間の微分を含む場の微分方程式で、これを数学的に扱うにはベクトル解析の数学的手法を多用する。本講義では、ベクトル解析とその論理を丁寧に用いて、電磁気学の総合的体系を学ぶ。演習部分では、単元に関連する問題を解くことによって内容の定着を図る。
電磁気学の基礎を理解することがねらいです。

到達目標

電磁気学基礎で学んだ電磁気現象を、電磁場のベクトル解析を用いて計算できるようにして、マクスウェル電磁気学の体系、その理論の本質的構造を理解する。

キーワード

電場、磁場、マクスウェル方程式

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - - -

授業の進め方

板書により概念を説明する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 電磁気学の概観 (ベクトル場、ベクトル解析、電場と磁場) ベクトル解析
第2回 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) ガウスの定理
第3回 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) ストークスの定理
第4回 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) グリーン関数
第5回 静電場の基本法則 II (電気双極子、誘電分極、多重極展開) ルジャンドル多項式
第6回 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) 連続の方程式
第7回 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) ビオ・サバールの法則
第8回 電磁誘導 I (電場と磁場、ファラデーの法則) ファラデーの法則
第9回 電磁誘導 II (起電力、インダクタンス、単極誘導) インダクタンス
第10回 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) マクスウェル方程式
第11回 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) 偏微分方程式
第12回 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) キルヒホッフの法則
第13回 電磁波 I (平面波、偏光、電磁波のエネルギーと運動量) ストークス変数
第14回 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) 電磁波の反射と屈折
第15回 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) ヘルムホルツ方程式

教科書

なし

参考書、講義資料等

砂川重信著 理論電磁気学 紀伊國屋書店
砂川重信著 電磁気学 岩波書店(物理テキストシリーズ 4)

成績評価の基準及び方法

学期末試験により評価する。

関連する科目

  • LAS.P103 : 電磁気学基礎1
  • LAS.P104 : 電磁気学基礎2
  • ZUB.E216 : 電磁気学第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし。

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