電磁気学および演習(クラスD)

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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必要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。

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

長岡洋介「物理学入門コース第3巻 電磁気学 I」「物理学入門コース第4巻 電磁気学 II」(岩波書店)
参考書・参考資料等
砂川重信「電磁気学」(岩波書店)
前田和茂、小林俊雄「電磁気学」(森北出版)
伊東敏雄「電磁気学」(朝倉書店)
溝口正「電磁気学-SI UNITS」(裳華房)

第1回:磁場中の電流に働く力、運動する荷電粒子に働く力
第2回:電流のつくる磁場
第3回:電磁気の単位, 磁気双極子
第4回:アンペールの法則 (積分形)
第5回:アンペールの法則 (微分形)
第6回:ベクトルポテンシャル
第7回:電磁誘導の法則
第8回:自己インダクタンス、相互インダクタンス, 静磁場のエネルギー
第9回:中間試験とその解説
第10回:変位電流、マクスウェルの方程式
第11回:波動方程式、電磁波
第12回:電磁波(平面波)とその伝播
第13回:電磁場のエネルギー, ポインティングベクトル
第14回:誘電体中の電場
第15回:磁性体と物質中のマクスウェルの方程式

宿題や自分に合った参考書を読むなどの講義時間外での予習・復習が必須である。

(a) 評価方法:期末試験に、中間試験およびレポートの成績を加味して評価を行なう。
(b) 評価基準:講義内容の60%の理解をもって合格の基準とする。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、簡単な電流場がつく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、簡単な回路の自己インダクタンスと相互インダクタンスを求めることができる。
(3) 静磁場のエネルギーを理解している。
(4) マクスウェルの方程式を理解し、その法則の波動解として電磁波を理解している。
(5) 物質中の誘電分極、電場と電束密度、磁化、磁場と磁束密度を理解している。

金曜5限。それ以外の時間帯を希望する場合は予めメール等で連絡をとること。

電磁気学とは電荷、電流からいかに電場、磁場が生じるかを記述する学問である。ここに現れる「場」は、量子力学やさらには量子電磁気学を含む場の理論など、現代物理学に普遍的に現れる重要な概念である。電磁気学は熱力学と共に物理学のあらゆる分野で基礎知識として必要とされ、また、工学においても幅広く応用される。
「頭を使う(自分で考える)」、「手を使う(自分で計算する)」、「口を使う(人に説明する)」の3つを鍛練することにより電磁気学の考え方を学んでほしい。

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, 化学生命工学プログラム(0)
クラスC:光工学プログラム, 化学生命工学プログラム(1)
クラスD:物理工学プログラム, 化学生命工学プログラム(2)
(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。