授業科目名 | 基礎物理学B |
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履修期 秋 2単位 履修基準年度 1年 |
授業目的 / Course Objectives |
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電磁気学は場の古典論としても、エレクトロニクスの基礎理論としても重要である。 本講義は電磁気学の基本概念を理解することを目的とする。電磁場の概念について、理論やその数学的手法を詳説する。 |
到達目標 / Attainment Objectives |
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授業時間外の学習 (準備学習等について) / Study Required Outside of Class (Preparation etc.) |
講義中に行った演習は復習すること。力学の基礎概念理解していることが望ましい。 |
授業計画 / Class Overall Plan |
第1回 場の概念の理解 電磁気力を遠接作用および近接作用の観点から説明する。 この議論を基に場の概念を説明しスカラー場とベクトル場を 具体例を用いて理解する。 第2回 静電場その1 スカラー場とベクトル場の数学的な記述を理解する。 場の記述および表現を具体例で理解する。 第3回 静電場その2 力学の第1~第3法則を復習する。 クーロンの法則を用いての電場の計算を具体的に行う。 第4回 静電場その3 点電荷からの湧き出し、吸い込みの議論から閉曲面からの流出量を面積分で 計算することを理解しガウスの法則を説明する。 さらに具体例で法則を確認する。 第5回 第1回小テスト 第1回~第4回までの範囲のついて小テストを行い、それを解説する。 第6回 静電場その4 エネルギーと仕事の関係を復習する。仕事を線積分で理解し 具体的な計算を行う。電位の概念を理解する。 第7回 静電場その5 電位を具体例を挙げて計算し電場との関係を説明する。 第8回 静磁場その1 ベクトル積の概念を説明し静磁場から電荷をもった粒子が受ける ローレンツ力を説明する。 第9回 静磁場その2 サイクロトン運動、ホール効果についての議論を行う。 第10回 静磁場その3 ビオ・サヴァールの法則、アンペールの法則について具体例を挙げて説明する。 第11回 第2回小テスト 第6回~第10回までの範囲のついて小テストを行い、それを解説する。 第12回 変動する電磁場その1 ファラデーの電磁誘導の法則について説明する。 具体例としてベータトロンを解説する。 回路に誘導起電力が生成することを議論する。 第13回 変動する電磁場その2 電場と磁場に対称的な関係があることを議論し、 ファラデーの電磁誘導の法則からマクスウェルの変位電流の法則を類推する。 第14回 変動する電磁場その3 変動する電磁場の2つの法則から電磁波が発生することを議論する。 |
教科書 / Textbook(s) |
プリント配布 |
参考文献 References Books |
リチャード P. ファインマン 、『ファインマン物理学〈3〉電磁気学』 (岩波書店 1986年) |
授業方法 / Method of Instruction |
随時理解確認のために演習を行う。 |
学生による授業評価の方法 / Course Evaluation by Students |
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成績評価 / Evaluation Criteria/Method |
定期試験(Final examination)/授業中試験(Test conducted in class)/その他(others) 定期試験 80%、小テスト 20% |
備考 / Note |
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検索キーワード / Keywords |
電場、磁束密度、電磁波、スカラー場、ベクトル場 |