【電磁気学演習Ⅰ】
(Exercises in Electromagnetics Ⅰ)
[物理学科 3群 必修 科目(配当年次: 第2学年 ) ]
 
単  位:2単位 単位認定者: 中村厚 教員免許取得のための必修科目
授業期間: 前期  15コマ 科目分担者: 科目:教科に関する科目(中・高 理科)
授業形態: 演習  週1コマ 施行規則に定める科目区分:物理学
 
授業の目的

電磁気学 I に対応した課題演習を行う。 自然界に存在する4種類の基本的相互作用のうちで、電磁相互作用はあらゆるスケールの自然現象に関わる、唯一のものである。本科目では、この電磁気力に基づく自然現象のうち、時間依存性のない場合について、その全体像を把握する。同時にベクトル解析の記述法を用いて、それらを合理的に表現する方法を習得する。

教育内容

電荷が作る電場についてのクーロンの法則、定常電流が作る磁場についてのビオ・サバールの法則について詳細な課題演習をする。これらを記述するために必要な、多変数関数の微積分、およびベクトル解析ついての課題演習も同時に行う。

教育方法

教科書に沿った内容の演習問題を各自で解き、適宜口頭発表及びレポート作成することにより電磁気学 I の内容について理解を深める。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

ベクトル解析1

中村

多変数関数についての線積分、面積分に習熟する。

2回

静電場1

中村

電気双極子、直線電荷などがつくる静電場を導出する。

3回

静電場2

中村

いろいろな電荷分布がつくる静電場を導出する。

4回

静電場3

中村

積分形のガウスの法則をもちいて、諸電場を導出する。

5回

ベクトル解析2

中村

多変数関数についてのガウスの定理等、計算に有用な諸公式を導出する。

6回

静電場4

中村

静電場のもつエネルギーを計算する。

7回

静電場5

中村

いろいろな電荷分布がつくる静電ポテンシャルを導出する。

8回

定常電流

中村

いろいろな電気回路を流れる電流値などを、オームの法則を用いて導出する。

9回

電流と磁場1

中村

磁場中の電荷の運動を解析する。

10回

電流と磁場2

中村

電流の様々な配置から、ビオ・サバールの法則を用いて磁場を計算する。

11回

ベクトル解析3

中村

多変数関数についてのストークスの定理等、計算に有用な諸公式を導出する。

12回

電流と磁場3

中村

ソレノイドや平面電流等、特殊な配置の電流が作る静磁場を計算する。

13回

電流と磁場4

中村

アンペールの法則が、静磁場の導出に有用であることを見る。

14回

電流と磁場5

中村

電流がつくるベクトルポテンシャルを計算する。

15回

総合演習

中村

静電場・静磁場の法則が、少数の基本法則に集約されることを確認する。

 
到達目標

電磁気学 I と同様に、静電磁場の性質について、数学的な詳細にわたり理解する。

評価基準

毎回のレポート課題の内容(50%)、および発表の内容(50%)により総合的に評価する。

準備学習
(予習・復習)

前週に与えられた課題について、十分な予習をしておくことが求められる。各自で詳細な課題レポートを作成し、いつでも口頭発表ができるような準備をする。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 電磁気学 砂川重信 岩波書店 2,800円+税
参考書 電磁気学演習 砂川重信 岩波書店 2,700円+税