電磁気学および演習(クラスC)

遠隔授業による情報欄を参照のこと

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す。また、現代社会における多様な技術の基盤となる学理としても我々の生活に必要不可欠なものとなっています。本講義では種々な電磁気学現象を取り上げながら、それらの背後にある一貫した物理(基本法則)を深く理解することを目標とします。さらに、関連する基本的な演習問題を一定量解くことで、得た理解の定着を目指します。

微分積分学第一・第二、線形代数学第一・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4巻 電磁気学I, II」(岩波書店)
参考書:バークレイ物理学コース「電磁気学I, II」、砂川重信「電磁気学」(岩波書店)

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:様々な電流分布がつくる磁場
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の土台

宿題を欠かさずこなすこと。また、講義時間外にも十分な予習・復習をおこなうこと。
電磁気学に関する教科書は数多出版されているので、上掲の教科書・参考書以外にも様々なものに目を通して、自分がより納得できる説明を拾い読みしてみることをお勧めします。

主にレポートと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。
具体的には以下の項目を満足していること。
(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。

随時対応します。ただし事前連絡が望ましい。

時間も含めて四次元のベクトル場を扱うので慣れるまで少し壁に感じるかもしれません. それでも、その一見しての複雑さに惑わされずに、それぞれが意味する物理的なイメージを生き生きと掴めるよう、是非、粘り強く取り組んでください. 基本的な力は大学でしか身に着けることができません。電磁気学に対する理解は、理学、工学を問わず、さらに先に進む上での欠かせない土台です。

令和8年度は、対面を基本として、オンデマンドを適宜併用する形で授業を進めます。Google Classroom に関連の資料(講義動画・演習問題等)を置いていきます。まずは、Google Classroom への参加の手続きをおこなってください。

以下、クラス分けに関する補足情報です。
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クラス分けについて:
クラスA:機械システムプログラム
クラスB:電子工学プログラム
クラスC:光工学プログラム
クラスD:物理工学プログラム, 化学生命工学プログラム
(化学生命工学プログラムの括弧内の数字は学籍番号の下3桁を3で割った余り)
*再履修科目などの都合がある場合は個別に相談して下さい。ただし進級・卒業にただちに影響
しない場合はクラス移動を認めない場合があります。
*教員がローテーションする仕組みですので再履修の場合も特にクラス移動する必要はありません。
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