基礎電磁気学(Iエリア)

http://www.muse.ee.uec.ac.jp/new_hp/

現代社会において用いられている様々な技術の基盤をなす電磁気学の基礎概念を分かりやすく導入することをテーマとする。電荷、電界、電位、電流、磁界の間の関係を記述する法則の意味を正確に理解し、電磁気現象をイメージできるようになることを目標とする。

なし

なし

参考書・参考資料等:
砂川重信、電磁気学 初めて学ぶ人のために、培風館
藤田広一、電磁気学ノート、コロナ社
渡辺征夫、青柳晃 電磁気学(工科の物理)、培風館、など

授業の概要
電磁気学を理解するために必要なベクトル解析を導入することから出発し、静電界を記述する法則(クーロンの法則、ガウスの法則)や、電界と電位の関係、様々な静電現象を学習する。次に、定常電流の概念を導入し、それによって作られる静磁界を記述する法則(磁束密度に関するガウスの法則、ビオ・サバールの法則、アンペールの法則)を学ぶ。最後に、時間変化する電磁界をファラデーの電磁誘導の法則や変位電流の導入を通じて記述し、マクスウェルの法則を完成させる。

授業計画
第1回: ガイダンス、電磁気学を学ぶ意義
第2回: ベクトル解析:表記法、和、内積、外積 、線積分、面積分
第3回: クーロンの法則、遠隔作用と近接作用、電界
第4回: ガウスの法則
第5回: ガウスの法則の応用
第6回: 導体、静電誘導と静電遮蔽
第7回: 電荷を運んだ時の仕事、電位、等電位面
第8回: 電位と電場の関係、電気双極子
第9回: 静電容量、静電エネルギー
第10回: 電流、電荷保存則、オームの法則
第11回: アンペールの力と磁束密度、磁束密度に関するガウスの法則
第12回: ビオ・サバールの法則
第13回: アンペールの法則、ローレンツ力
第14回: ファラデーの電磁誘導の法則
第15回: 変位電流、マクスウェルの方程式
定期試験

なし

(a)成績評価方法:
期末試験の成績、レポート課題等の評価を総合して判定する。レポート課題等の評価点を 30%、期末試験の評価点を 70% とし、総合点の60% 以上を合格とする。
(b)評価基準:
以下の到達レベルをもって合格の最低基準とする。
1.電界の概念、および電荷分布と電界の関係を理解し、クーロンの法則やガウスの法則(積分形)を用いて静電界を正しく求めることができる。
2.電位と電界の関係性を正しく説明でき、電気双極子によって作られる電界や、静電界中に置かれた導体近傍の電界をイメージすることができる。
3.電荷の運動と電流の関係、および定常電流の性質、電荷保存則や一般化されたオームの法則の意義を正しく説明することができる。
4.定常常流から、ビオ・サバールの法則、アンペールの法則(積分形)を用いて静磁界を計算することができる。
5.ファラデーの電磁誘導の法則、および変位電流の概念を正しく説明可能で、時間変化する電磁界が相互作用する様子をイメージすることができる。

特に設けませんが、事前にメール等でアポイントをお願いします。

電磁気学は基礎的な学問です。重要なのはテクニックではなく本質の理解です。本質を
見極め、論理的な思考力を養うことで、めまぐるしく変化する世の中において、皆さん
に普遍的に通用する応用力や創造力を養っていただきたいと思います。

なし