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。電磁気学の基礎を理解することがねらいです。
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。
電場、磁場、マクスウェル方程式
✔ 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) |
講義資料と板書により概念を説明する。
授業計画 | 課題 | |
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第1回 | ガウスの定理とストークスの定理 | ベクトル解析を習得する |
第2回 | 真空中のマクスウェル方程式 | マクスウェル方程式の基礎的事項を習得する |
第3回 | 電磁ポテンシャルとゲージ変換 | マクスウェル方程式の基礎的事項を習得する |
第4回 | クーロンの法則 | 静電場に関連する現象を理解する |
第5回 | 静電ポテンシャルの多重極展開 | 静電場に関連する現象を理解する |
第6回 | 静電場のエネルギー | 静電場に関連する現象を理解する |
第7回 | 境界値問題 | 静電場に関連する現象を理解する |
第8回 | ビオ・サバールの法則 | 静磁場に関連する現象を理解する |
第9回 | ベクトルポテンシャルの多重極展開 | 静磁場に関連する現象を理解する |
第10回 | 静磁場のエネルギー | 静磁場に関連する現象を理解する |
第11回 | 準定常電流と電磁誘導 | 静磁場に関連する現象を理解する |
第12回 | 荷電粒子と電磁場の相互作用 | マクスウェル方程式の発展的事項を習得する |
第13回 | エネルギー保存則と運動量保存則 | マクスウェル方程式の発展的事項を習得する |
第14回 | 真空中の電磁波 | マクスウェル方程式の発展的事項を習得する |
学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
講義資料を配布する。
砂川重信「理論電磁気学(第3版)」(紀伊國屋書店、1999年)
砂川重信「電磁気学」(物理テキストシリーズ 4、岩波書店、1987年)
期末試験で評価する。
特になし。