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。
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。
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
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) |
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 | |
---|---|---|
第1回 | クーロンの法則と電場(電荷の保存則,電荷に働く力,電場の導入) | 電場の概念ついて説明せよ。 |
第2回 | 電場とガウスの法則(電場の求め方,ガウスの法則の導出) | 電場に関するガウスの法則を説明せよ。 |
第3回 | ガウスの法則の応用(ガウスの法則を用いた電場の求め方) | ガウスの法則の応用例を1つ示せ。 |
第4回 | 電位(電位の導入,電位の求め方,電位と電場の関係) | 電位と電場の関係を説明せよ。 |
第5回 | 導体(導体内外の電場と電位,静電遮蔽) | 平衡状態での導体内の電場と電位を説明せよ。 |
第6回 | コンデンサーと静電エネルギー(電気容量,電場のエネルギー) | 平行板コンデンサーの極板間の中の電場に蓄えられるエネルギーを求めよ。 |
第7回 | 電流と電流に作用する磁気力(電流密度,磁束密度,磁気モーメント) | 電流が流れる平行導線間に働く力を説明せよ。 |
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。
田中秀数:基礎物理学課程(入門コース)電磁気学;培風館
なし
期末テストに基づく。
履修の条件を設けない。
fujioka[at]phys.titech.ac.jp
メールで事前予約すること。