2019年度 電磁気学基礎2 C   Fundamentals of Electromagnetism 2 C

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開講元
理工系教養科目
担当教員名
藤澤 利正 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火1-2(W631)  
クラス
C
科目コード
LAS.P104
単位数
1
開講年度
2019年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2019年3月22日
講義資料更新日
2019年11月5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。

教科書

培風館基礎物理学課程「電磁気学」田中秀数著

参考書、講義資料等

特になし

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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