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。
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。
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
✔ 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) |
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 | |
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第1回 | 教科書 p.1-25 電荷、電界、重ね合わせの原理、電気力線、電界に関するガウスの法則 | 教科書 例題 1.3.3、問1.6、例題 1.4.2、問1.9 |
第2回 | 教科書 p.24-36 電位、電位と電界の関係、双極子 | 教科書 例題1.4.3、問1.10、例題1.5.1 |
第3回 | 教科書 p.35-52 導体と電界、静電エネルギー(その1) | 教科書 例題1.5.4、p.40-41、p.42 図1.31(a)(b) |
第4回 | 教科書 p.52-55 静電エネルギー(その2)、p.70-72 電流と磁界 | 教科書 図1.40、式 (1.80)、(1.81)、図2.5、式 (2.21) |
第5回 | 教科書 p.72-75 ローレンツ力と外積、p.87-90 磁束密度に関するガウスの法則 | 教科書 式 (2.26)、図2.21 |
第6回 | 教科書 p.77-84 磁気モーメント、ビオ・サバールの法則(その1) | 教科書 例題 2.3.1、2.4.1 |
第7回 | 教科書 p.85-87 ビオ・サバールの法則(その2) | 教科書 例題 2.4.3 |
第8回 | 教科書 p.91-98 アンペールの法則 | 教科書 例題 2.6.1 |
電磁気学(田中秀数著、培風館)
電磁気学 (中山正敏著、裳華房)
到達度を期末試験により評価する。
履修の条件を設けない。