2017年度 電磁気学基礎2 E   Fundamentals of Electromagnetism 2 E

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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)
火3-4(H112)  
クラス
E
科目コード
LAS.P104
単位数
1
開講年度
2017年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2017年3月16日
講義資料更新日
2017年1月29日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

電磁気学基礎1に引き続き,本講義では静磁場,変動する電磁場,マクスウェル方程式,電磁波について講義する。

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,真空中の電磁気学の基本法則と,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) 誘導起電力,誘導電場,自己誘導,相互誘導,磁気エネルギー,変位電流などの概念を正しく理解し,数学的に表現できる。
2) 磁束密度に関するガウスの法則,アンペールの法則,ファラデーの法則,マクスウェル・アンペールの法則を正しく理解し,電磁気学の問題に応用できる。
3) マクスウェル方程式を基に電磁波を理解できる。
4) 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

ガウスの法則,アンペールの法則,電磁誘導,ファラデーの法則,誘導起電力,誘導電場,自己インダクタンス,相互インダクタンス,磁気エネルギー,変位電流,マクスウェル・アンペールの法則,マクスウェル方程式,電磁波

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 磁束密度に関するガウスの法則(磁束線,磁束,ガウスの法則の導出と応用) 磁束密度に関するガウスの法則を説明せよ。
第2回 アンペールの法則(アンペールの法則の導出と応用) アンペールの法則を説明せよ。
第3回 電磁誘導(ファラデーの法則,誘導起電力,誘導電場) 電磁誘導を説明せよ。
第4回 自己誘導と相互誘導(自己インダクタンス,相互インダクタンス,磁気エネルギー) 自己誘導と相互誘導を説明せよ。
第5回 変位電流(マクスウェル・アンペールの法則) 変位電流とマクスウェル・アンペールの法則を説明せよ。
第6回 基本法則のまとめ(ベクトルの発散と回転,マクスウェル方程式) 積分形式で表された4つの基本法則を微分形式で表せ。
第7回 電磁波(平面電磁波,電磁波の速さ,電磁波の性質,電磁波のエネルギー) マクスウェル方程式から平面電磁波を導け。
第8回 光学と素粒子の基礎 クォークのもつ電荷を説明せよ。

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

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
・J. D. Jackson(西田稔訳)、「電磁気学(上)」、吉岡書店

成績評価の基準及び方法

到達度を宿題と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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