2019年度 電磁気学基礎2 G   Fundamentals of Electromagnetism 2 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.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

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
- - -

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 第3Qでの達成度解説、電磁誘導、誘導電界 電磁誘導を説明せよ。ファラデーの法則を式で説明せよ
第2回 変化する電界によって生じる磁束密度、変位電流 実電流と変位電流の違いを説明せよ
第3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 磁気エネルギーと電気エネルギーの相違点を見出せ。磁気エネルギー密度を導出せよ
第4回 マックスウェルの方程式(積分形)、光速 自遊空間を進む光がなぜ光速であるのかを説明せよ
第5回 マックスウェルの方程式(微分形)の準備ー発散と回転ー ベクトル演算子「発散と回転」を消化せよ。 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6回 マックスウェルの方程式(微分形)、電磁波(その1) マクスウェル方程式から電磁波を導け。
第7回 電磁波(その2)、相対論への入り口:ローレンツ変換 電磁波の運ぶ電磁波エネルギーを説明せよ。

教科書

田中秀和著「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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