2020年度 プラズマ物理   Plasma Physics

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開講元
機械コース
担当教員名
長谷川 純 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
火7-8(S223,G511)  
クラス
-
科目コード
MEC.E531
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

プラズマ物理が関わる研究分野は近年急速に拡大しており,核融合やプラズマ推進に代表される基礎研究から大気圧プラズマの産業応用まで,幅広い分野においてその活用が期待されている.講義では,まず宇宙や地上に存在するプラズマ現象を俯瞰した後,プラズマの基礎(生成法,特徴,境界現象,粒子の運動)についてしっかり学ぶ.次に,プラズマ運動論の基礎方程式から出発し,ブラゾフ方程式,流体方程式,磁気流体(MHD)方程式を順番に導く.その過程で,プラズマの集団的ふるまい(不安定性や波動)について学ぶ.また,プラズマ研究の最先端の話題についても折に触れ紹介し,講義で学んだプラズマ物理が実際に現象の理解にどう役立つかについても学ぶ.

到達目標

この講義を履修することで以下のことができるようになることを目指す:
1) プラズマの基礎的な特徴を説明できる,
2) プラズマに関係した現象を支配する方程式について説明できる,
3) プラズマ物理の考えを実際のプラズマ現象に適用できる.

キーワード

プラズマ,放電,電離気体,荷電粒子の運動,電磁流体

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

毎回の講義の始めで,前回の演習問題の解答を解説する.また講義の終わりで,その日の講義内容に関する演習問題に取り組んでもらう.各回の学習目標をよく読み,課題を予習・復習することを強く勧める.

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 宇宙・地上にあまねく存在するプラズマ現象,プラズマ理工学の研究方法 プラズマが関わる現象やその理工学研究の方法について説明できる
第2回 プラズマの生成(気体の電離過程,弱電離放電プラズマ,レーザーアブレーション) 典型的なプラズマの生成方法について説明できる
第3回 プラズマの特徴(デバイ遮蔽,プラズマ振動,集団的ふるまい,衝突緩和過程) プラズマの特徴であるデバイ遮蔽,プラズマ振動,集団的ふるまい,衝突緩和過程などについて説明できる
第4回 プラズマの境界(シース形成理論,シースを介しての熱・粒子輸送) プラズマの境界で生じる物理現象を説明できる
第5回 プラズマ粒子の運動(サイクロトロン運動,ドリフト運動,反磁性電流) プラズマ中の粒子の運動とそれが引き起こす現象に例を挙げて説明できる
第6回 粒子的描像と流体的描像(プラズマ運動論,ブラゾフ方程式,流体方程式) プラズマの粒子的ふるまいと流体的ふるまいの関係性を説明できる
第7回 プラズマ中の波動(ラングミュア波,カットオフ,ランダウ減衰,散逸過程),磁気流体力学(理想MHD方程式,磁気流体平衡,MHD不安定性) プラズマ中の波動や磁気流体方程式について説明できる

授業時間外学修(予習・復習等)

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。

教科書

必要に応じて資料を配布する.

参考書、講義資料等

F. F. Chen, " Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, 2nd Ed.", Plenum Press

成績評価の基準及び方法

プラズマ物理の基礎に関する理解度と知識を,毎回授業中に課す小テストで成績を評価する.

関連する科目

  • PHY.C344 : プラズマ物理学
  • EEE.P451 : プラズマ工学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし.

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

hasegawa.j.aa[at]m.titech.ac.jp, 03-5734-3070

オフィスアワー

メールで事前予約すること.居室は大岡山キャンパス北1号館305号室.

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