2016年度 電磁気学基礎1 N   Fundamentals of Electromagnetism 1

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
竹内 一将 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
金3-4(H111)  
クラス
N
科目コード
LAS.P103
単位数
1
開講年度
2016年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2016年4月27日
講義資料更新日
2016年11月12日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 本講義ではクーロンの法則から出発し,静電場と静磁場について講義する。
 電磁気学は自然を理解するための重要な学問である。また,専門コースでの理学,工学,生命科学を学ぶ上での必須の基礎学問である。本講義では,電荷がつくる電場と電流がつくる磁場の概念と,その数学的記述を修得し,これを基に電気磁気現象を理解し,未知の電気磁気学問題を解く能力を養う。

到達目標

 本講義を履修することにより,以下の知識と能力を修得する。
1) 電場,電位,静電エネルギー,磁束密度,磁気モーメントなどの概念を正しく理解し,数学的に表現できる。
2) 電場に関するガウスの法則とビオ・サバールの法則を正しく理解し,電場や磁束密度を求めることに応用できる。
3) 方程式で表された電気磁気学問題の数学的解を求めることができ,数学的解が意味する物理を説明できる。

キーワード

クーロンの法則,電場,ガウスの法則,電位,導体,コンデンサー,電気容量,静電エネルギー,電流,磁気力,磁束密度,磁気モーメント,ビオ・サバールの法則

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
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授業の進め方

 各講義の2/3は基礎的内容について,残る1/3は発展的応用的内容についての解説に充てる.講義内容の確実な理解と応用力を養うために,講義内容に関連した演習問題を物理学演習第二で出題する。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 電荷とクーロンの法則(電荷、電荷保存則、クーロン力、電場の導入) 電荷に作用するクーロン力を計算し、電場との関係を説明せよ。
第2回 電場とガウスの法則(電場の計算方法、ガウスの法則の導出) ガウスの法則を導出し、その意味を説明せよ。
第3回 ガウスの法則の応用(ガウスの法則を用いた電場の求め方) ガウスの法則の応用例を1つ示し、それを使って電場を計算せよ。
第4回 電位(電位とその計算方法、電位と電場の関係) 電位とは何か説明し、電位と電場の関係を書け。
第5回 導体(導体内外の電場と電位、静電遮蔽) 平衡状態での導体内の電場と電位を説明せよ。
第6回 コンデンサーと静電エネルギー(電気容量、電場のエネルギー) 平行板コンデンサーの極板間に蓄えられるエネルギーを求めよ。
第7回 電流とそれに作用する力(電流密度、磁束密度、磁気モーメント) 電流が流れる平行導線間に働く力を説明せよ。
第8回 ビオ・サバールの法則(ビオ・サバールの法則を用いた磁束密度の計算) ビオ・サバールの法則を説明せよ。

教科書

田中秀数、基礎物理学課程 入門コース「電磁気学」、培風館(2400円)

参考書、講義資料等

兵頭俊夫、裳華房テキストシリーズ「電磁気学」、裳華房(2600円)
J. D. Jackson(西田稔訳)、「電磁気学(上)」、吉岡書店(9500円)

成績評価の基準及び方法

到達度を期末試験により評価する。

関連する科目

  • LAS.P106 : 物理学演習第二

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない。

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