- 開講元
- 物理学科
- 担当教員名
- 山口 昌英
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 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
- 2017年度
- 開講クォーター
- 1Q
- シラバス更新日
- 2017年3月17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
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(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
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。
