H31年度 電磁気学演習   Exercises in Electromagnetism

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開講元
物理学科
担当教員名
西田 祐介  豊田 雅之 
授業形態
演習
曜日・時限(講義室)
火7-8(H136,H137)  金7-8(H136,H137)  
クラス
-
科目コード
ZUB.E211
単位数
2
開講年度
H31年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
H31年4月3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

本演習では、講義に則し、ベクトル解析の手法を用いたマクスウェル方程式に基づいた電磁気学の問題の解決法について学ぶ。
具体的な問題を通して、マクスウェル方程式の物理的意味を体感することがねらいである。

到達目標

具体的な電磁気学の問題を、マクスウェル方程式に基づいた各種定理及びベクトル解析の技法を用いて解けるようにする。

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

授業に沿った具体的な演習問題を解いて戴き、その解説を行う。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 ベクトル解析 (1) - ベクトルの基本演算,デルタ関数 ベクトル解析の基礎を理解する。
第2回 ベクトル解析 (2) - ナブラ演算子,スカラー場の勾配,ベクトル場の発散と回転 ベクトル解析の基礎を理解する。
第3回 面積分とガウスの定理 ガウスの定理を理解し応用問題を解く。
第4回 線積分とストークスの定理 ストークスの定理を理解し応用問題を解く。
第5回 マックスウェル方程式 I マックスウェル方程式の基礎的事項を理解する。
第6回 静電場 電場に対するガウスの法則を理解し応用問題を解く。
第7回 多重極展開 静電ポテンシャルの多重極展開を理解する。
第8回 ラプラス方程式と変数分離 変数分離を用いてラプラス方程式を解く方法を理解する。
第9回 境界値問題と鏡像法 鏡像法を用いて境界条件下のポアソン方程式を解く方法を理解する。
第10回 静磁場 ビオ・サバールの法則とベクトルポテンシャルについて理解する。
第11回 マックスウェル方程式 II マックスウェル方程式の発展的事項を理解する。
第12回 準定常電流と電磁誘導 定常電流に関する問題を解く。
第13回 点電荷と電磁場の相互作用 ローレンツ力について理解し電磁場中を運動する荷電粒子の問題を解く。
第14回 エネルギー保存と運動量保存 ポインティングのベクトルやエネルギーと運動量の保存則について理解する。
第15回 真空中の電磁波 電磁波に関連した問題を解く。

教科書

演習問題を配布する。

参考書、講義資料等

砂川重信「理論電磁気学(第3版)」(紀伊國屋書店、1999年出版)
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

演習における発表(~40%)およびレポート(~60%)で評価する。

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)

なし

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