電磁気学および演習(クラスC)

あとでgoogle classroomのクラスコードをお知らせします。

電磁気学は力学とともに古典物理学の双璧をなす美しい学問体系であり、電磁気現象の応用は現代社会の基盤技術として我々の日常生活に不可欠のものである。本講義では、電磁気に関する種々の物理現象について、それらの背後にある物理的な考え方をしっかりと理解することを第一の目標とする。加えて、具体的な問題について定量的な計算を行うことで、関与する物理量の大きさの程度の感覚をつかみ工学的なセンスを養うことを目指す。

物理学概論第一、第二 微積分学第一、第二

物理学概論第一・第二、基礎科学実験A・B、数学演習第一・第二

教科書:
長岡洋介「物理学入門コース第3,4巻 電磁気学 I,II」(岩波書店)6-9章
参考書:
砂川重信「電磁気学」(岩波書店)
V.D.バーガー M.G.オルソン「電磁気学 新しい視点にたって I・II」(培風館)

授業計画
第1回:電磁気学の概要と基本的な数学の復習
第2回:磁場中に置かれた電流および運動する荷電粒子に働く力(ローレンツ力)
第3回:ビオ・サバールの法則:様々な電流分布が形成する磁場
第4回:磁気双極子
第5回:アンペールの法則(積分形)
第6回:アンペールの法則(微分形)
第7回:静電磁気学のまとめ
第8回:ベクトルポテンシャル, ポアソン方程式
第9回:電磁誘導
第10回:自己・相互インダクタンス, 磁場のエネルギー
第11回:変位電流, マクスウェルの方程式
第12回:応用その1:波動方程式, 電磁波
第13回:電磁波(平面波)の伝播
第14回:電磁場のエネルギー, ポインティングベクトル
第15回:応用その2:物質中における電磁気学現象を扱う土台

原則として毎回演習課題を出題する。電磁気学の理解には順序だった学習が必須であり、予習復習を演習と合わせて行うこと。

宿題、中間試験、期末試験により評価する。評価合計点で60%以上が合格の基準となる。具体的には以下のいずれも満たしていることが合格の基準である。
(1) ビオ・サバールの法則・アンペールの法則を理解し、静電流分布が作る磁場を求めることができる。
(2) 電磁誘導の法則を理解し、それに関する基本的な問題を適切に扱うことができる。
(3) マクスウェルの方程式の意味を理解している。
(4) 電磁場の波動としての振舞いや場のエネルギーについて理解している。

水曜5限他(なるべく事前に連絡をください)

電磁気学は専門科目の学習へ向けての必須な内容です。力学などと比べると感覚がつかみにくいですが、目に見えない現象を科学的に解明する方法を学ぶことができます。日々の取り組みで学ぶようにしてください。

光工学、 化学生命(1 mod 3)