- 開講元
- 理工系教養科目
- 担当教員名
- 柴田 利明
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 金7-8(S421)
- クラス
- Q
- 科目コード
- LAS.P103
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2021年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2021年10月4日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 英語
- アクセスランキング
-
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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(ディグリー・ポリシー)
| 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) |
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 | 電磁気学と日常の我々の周りの現象の関係の説明する。電磁気学の進化の展開も説明する。 | 電磁気学に関係する身の回りの現象を取り上げて、それを大学生の立場から理解する。 |
| 第2回 | 電荷、電流、クーロン力、電場、磁場など、高校の物理学教科書の内容を大学生の立場から検討し、適切な数学を用いて記述する方法を説明する。 | 電荷、電流などが、国際単位系の中でどのように位置づけられているかを調べて理解する。 |
| 第3回 | クーロン力、クーロンの法則、点電荷による電場、重ね合わせの原理、電位について説明する。 | クーロン力と万有引力の性質の類似点と相違点、およびその原因を理解する。 |
| 第4回 | ガウスの法則、その幾何学的な根拠、コンデンサーと電気容量を説明する。 | 立体角を平面角と比較して理解し、その性質を活用できるようになる。 |
| 第5回 | 静電エネルギー、静電気について説明する。 | エネルギーの１つの形態として、静電エネルギーの性質を理解する。 |
| 第6回 | 電流、電流素片と磁束密度の関係、磁気モーメント、磁場のエネルギーについて説明する。 | 日常の身の回りの電流と磁場の関係について、例を挙げて理解する。 |
| 第7回 | ビオ・サバールの法則とその幾何学的な根拠について説明する。 静電場、静磁場の範囲でのマクスウェルの方程式の性質を説明する。 | 磁場に関する重ね合わせの原理を、具体例に基づいて理解する。 |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
授業中に必要に応じて紹介する。
参考書、講義資料等
講義資料は随時、掲載する。
大学生の立場から、常に高校の物理教科書を読んで深く理解し、どのページについても内容を人に説明できるようになることが重要です。
成績評価の基準及び方法
レポートと試験による。
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。
その他
物理学演習IIを履修することを薦める。
