2015年 大学院理工学研究科 シラバス - 物理学専攻
設置情報
| 科目名 | プラズマ物理学特論Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 高橋 努 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜1 水曜6 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | L31A L36A |
| クラス | |||
概要
| 学修到達目標 | プラズマはそれ自身が作りだす電磁場と相互作用している荷電粒子の集合で，状況によって多様な特徴的様相を持つ。従って注目している問題を扱うにはいくつかの特徴を抽出し，そこから構築された議論を進めることになる。ここでは様々なプラズマ現象を記述するプラズマモデルを紹介し，演習問題を解くことによて理解を深める．まず，プラズマの中の１個の荷電粒子を取り出してその運動（単一粒子モデル）を論じることから始める。このことによりプラズマ閉じ込め（核融合プラズマ）の重要な課題の幾つかが簡単なイメージで把握できる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
授業と演習を平行して行う。 |
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準備学習（予習・ 復習等）の内容・ 受講のための 予備知識 |
学部で履修する力学，電磁気学，統計物理学の基礎を理解していること，プラズマ物理学，核融合科学を履修（聴講）していることが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | ガイダンス，プラズマとは何か（プラズマ記述する考え方，荷電粒子の速度，エネルギー，温度の概念，プラズマ振動，電気的準中性，デバイの距離） 問題演習１ |
|---|---|
| 第2回 | 【単一荷電粒子モデル１】 磁場中の荷電粒子の運動（古典的），サイクロトロン振動数，ラーマー半径，一様磁場中のドリフト（電場によるドリフト，外力によるドリフト, 非一様磁場中のドリフト（grad B ドリフト、曲率（遠心力）ドリフト） 問題演習２ |
| 第3回 | 【単一荷電粒子モデル２】 断熱不変量，時間変動する電磁場中の荷電粒子の運動，地球磁場中のプラズマ，トカマクでのバナナ軌道 問題演習３ |
| 第4回 | 【運動論的な記述１】 中性気体とプラズマ（気体）の違い，速度分布関数，ボルツマン方程式、マックスウェル・ボルツマン分布，サハ方程式， 問題演習４ |
| 第5回 | 【運動論的な記述２】 対流微分、ブラゾフ方程式，ボルツマン方程式のモーメント方程式（連続の方程式，運動量保存の方程式，エネルギー方程式，冷たいプラズマ，温かいプラズマ） 問題演習５ |
| 第6回 | 【流体としてのプラズマ記述１】 ２流体方程式，流体ドリフと運動，１流体方程式、MHD方程式 問題演習５ |
| 第7回 | 【流体としてのプラズマ記述２】 磁場閉じ込めプラズマの取り扱い（MHD方程式の応用） 問題演習６ |
| 第8回 | 授業内試験第１回とその解説 |
| 第9回 | 【プラズマの輸送現象】 衝突とプラズマの電気伝導度 弱電裏プラズマの衝突現象，完全電離プラズマの衝突現象，プラズマの電気伝導度 問題演習７ |
| 第10回 | 【プラズマの拡散】 弱電裏プラズマの拡散，完全電離プラズマの拡散，古典拡散，ボーム拡散，バナナ軌道粒子による拡散，軸対称トロイダル系での拡散，新古典拡散 問題演習８ |
| 第11回 | 【プラズマ中の電磁波の伝搬】 プラズマ中の微小振動，磁場がない場合の電磁波の伝搬，プラズマの誘電率 問題演習9 |
| 第12回 | 【低温磁化プラズマ中の電磁波の伝搬】 分散関係式，磁化プラズマ中のプラズマの誘電率、アリスダイアグラム， |
| 第13回 | 【磁化プラズマ中の電磁波の運動における，衝突，イオンの運動，プラズマ温度の効果】 問題演習10 |
| 第14回 | 【高温プラズマ中の電磁波の伝搬】 磁場に平行に伝搬する電磁波，磁場に垂直に伝搬する電磁波，ランダウダンピング，２流体不安定性 問題演習11 |
| 第15回 | 授業内試験第２回とその解説 |
その他
| 教科書 | |
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
D. A. Gurnett and A. Bhattacharjee, Introduction to Plasma Physics, Cambridge University Press, 2005
Umran Inan & Marek Golkowski 『Principales of Plasma Physics for Engineers and Scientists』 CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2011年 第1版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
授業内で行う問題演習（25%），レポート(25％)および試験（50%）の結果で評価する。 |
| 質問への対応 | 授業中随時受け付ける。 |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台６号館６５４室 takahashi.tsutomu@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 12:10 ～ 13:20
金曜 駿河台 12:10 ～ 13:20
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| 学生への メッセージ |