2019年度 電磁気学基礎1 G   Fundamentals of Electromagnetism 1 G

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
宗片 比呂夫 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(W321)  
クラス
G
科目コード
LAS.P103
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2019年4月2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 クーロンの法則、ガウスの法則、(電荷に働く力、重ね合わせ、電気力線,電界の導入) 電界の概念ついて説明せよ。
第2回 電位、電位と電界の関係、双極子(ガウスの法則による電界の導出、電界と電位の数学的関係) 電界に関するガウスの法則を説明せよ。
第3回 導体と電界、静電エネルギー(その1) 導体に対するガウスの法則の適用を説明せよ。静電エネルギーを計算せよ。
第4回 静電エネルギー(その2)、電流と磁界 静電エネルギー密度を説明せよ。電流が流れる平行導線間に働く力を説明せよ。
第5回 外積表現によるローレンツ力、磁束密度に関するガウスの法則 磁束密度、電荷運動、ローレンツ力の関係式を説明せよ、磁束密度と電界との違いを把握せよ。
第6回 磁気モーメント、ビオ・サバ―ルの法則(その1) 電流ループが磁気モーメントとみなせること、電流の周囲に磁界が発生することを証明する実験を説明せよ。
第7回 ビオ・サバ―ルの法則(その2)、アンペールの法則 有限長さを有する電流線の周囲の磁束密度を計算せよ

教科書

田中秀数著「電磁気学」(培風館)

参考書、講義資料等

中山正敏著「電磁気学」(裳華房)

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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