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授業科目名
担当教員
電磁気学
堀 裕和
時間割番号
単位数
コース
履修年次
期別
曜日
時限
TAM205 2 (未登録) 2 後期 III
[概要]
電気・電子現象やその応用の最も重要な基礎であり,また物理現象の中で最もよく現われる電磁場と電磁相互作用について,ベクトル場の基本的な性質とマックスウェルの方程式による記述を基礎として解説する.電磁気学Iで学習した電気的現象も含めて,電磁気現象の全体像を捕える枠組みを学習する.
 ローレンツ力を基本として,電場と磁場がベクトル場のどのような性質を表わすかを理解し,マックスウェルの方程式がこれを偏微分方程式という形で局所的にどのように表現しており,またその積分形式での表現が場とその源の関係をどのように関係付けるかを理解する.電磁気学Iの内容に,定常電流の作る磁場をはじめとする磁気現象を加え,電磁誘導の基本的性質,電磁波,電磁場のエネルギーと電磁エネルギーの流れなど,基本事項について解説する.これらを基礎として,さらに,物質系を含む電磁現象のマクロな記述とミクロな物理現象の関係について解説する.
 基本的な用語については,英単語を併せて使用し,将来の発展的学習に備える.
[具体的な達成目標]
(ア)電磁場と電磁相互作用を関係づけることができる.
(イ)荷電粒子の運動と電磁場を関係づけることができる.
(ウ)ベクトル場とはどのようなものかを簡単に説明できる.
(エ)マックスウェルの方程式を示し,その構成を簡単に説明できる.
(オ)電磁気現象に関する基礎物理定数を定義できる.
(カ)ローレンツ力がどのように電磁場を規定しているかを簡単に説明できる.
(キ)電場と磁場がベクトル場のどのような性質を表わすかを簡単に説明できる.
(ク)ポテンシャルによる場の記述ができる.
(ケ)マックスウェルの方程式の積分形式と場とその源の関係を記述できる.
(コ)定常電流の作る磁場について基礎的事項を理解し簡単な計算ができる.
(サ)電磁誘導の基本的性質を理解し簡単な計算ができる.
(シ)電磁波と波動方程式について基礎的な事項を理解する.
(ス)電磁場のエネルギーと電磁エネルギーの流れについて基本的事項を理解する.
(セ)遅延ポテンシャルについて基本的な事項の簡単な説明ができる.
(ソ)物質系を含む電磁現象のマクロな記述の基本を理解する.
[必要知識・準備]
入門物理および数学基礎科目で学んだ,微分積分,ベクトルなどの数学的基礎を確認しながら学習を進めて欲しい.重要な事項については,演習も用意されているので,これも併せて基礎事項を復習しながら講義を進める.
[評価方法・評価基準]
No評価項目割合評価の観点
1試験:期末期 100  %具体的達成目標に関わる問題を出題し6割以上達成した者を合格とする。 
[教科書]
(未登録)
[参考書]
(未登録)
[講義項目]
1. ベクトル場としての電磁場の性質.
2. 座標と計量.
3.相対性理論.
4. 相互作用と場
5. ローレンツ力:電場と磁場の特徴とその表現.
6. マックスウェル方程式:電場と磁場の特徴とその表現.
7.電磁気学と単位系.
8. 電磁場とその源:ストークスの定理とガウスの定理.
9. スカラーポテンシャルとベクトルポテンシャル.
10.グリーンの定理と境界値問題.
11.定常電流と磁場.準定常場と電磁誘導.
12.遅延ポテンシャル.波動方程式と電磁波.
13.電磁エネルギーと電磁エネルギーの流れ.
14.物質系を含む電磁現象:ミクロな物理現象とマクロな場.
15.達成度確認と全体のとりまとめ
[教育方法]
電磁気学の要点をその幾何学的イメージから把握するために,本科目のために構成された内容で講義形式の授業を行う.
[JABEEプログラムの学習・教育目標との対応]
(未登録)
[その他]
教科書: 講義は,幅広い電磁気学の基礎概念の中の重要なものを,直感的に把握できるようにするために,オリジナルな構成で行うが,講義中に紹介する様々な優れた教科書を,将来目指す分野に応じて選択し,これを参照して理解を深めるのが望ましい.
参考書: 講義の内容に則して,代表的なものを推薦する.