2019年 理工学部 シラバス - 物理学科
設置情報
| 科目名 | 電磁気学Ⅰ | ||
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| 設置学科 | 物理学科 | 学年 | 2年 |
| 担当者 | 浅井 朋彦 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜2 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M32M |
| クラス | |||
| ポリシー | ディプロマ・ポリシー【DP】 カリキュラム・ポリシー【CP】 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 電磁気学Iでは，電磁気学のテーマのひとつである「静電場」の考え方を修得する。静電場に現れる現象とその空間的なイメージを理解し，数式により表現できるようになることを目指す。また問題解法の方法を修得する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
配布資料とスライドを使用した講義を中心に行う。適宜，レポート課題を出す。シラバスに示した学習内容および順序は，進度等によって変更される可能性がある |
| 履修条件 | 必修科目。力学I，力学II，および物理数学I，特にベクトル解析と多重積分を習得しておくこと。 |
授業計画
| 第1回 | 電荷とクーロンの法則，電気力線の導入 電荷を定義し，クーロンの法則について解説する。電場と電気力線，重ね合わせの法則について講義する。 【事前学習】物理数学を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
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| 第2回 | 電位と電場，ガウスの法則（積分形） ガウスの法則（積分系）と関連する数学の概念について講義する。 【事前学習】第１回の講義および物理数学の関連範囲を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第3回 | ガウスの法則（微分形），ポアソンの方程式 ガウスの法則（微分形）と真空中の静電場を考える上でより一般性の高いポアソンの方程式について解説する。 【事前学習】第２回の講義および物理数学の関連範囲を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第4回 | 静電場の解法のまとめ 静電場の解法についてまとめ，電磁気学が扱う現象と基本的な考え方について解説する。 【事前学習】第３回の講義および物理数学の関連範囲を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第5回 | 「真空中の静電場」に関する課題とその解説 第１〜４回までに学んだ真空中の静電場に関する考え方をまとめ，理解度を確認する。 【事前学習】第１〜４回の講義の範囲を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第6回 | 導体と境界条件，鏡像法 導体とは何か，また導体と真空の境界について，その扱い方を解説する。 【事前学習】第５回までの講義の範囲を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第7回 | 鏡像法２，境界条件付のポアソンの方程式 「仮想電荷」を導入し，導体のある静電場の考え方について解説する。また，より一般的な解法として境界条件を含むポアソンの方程式の考え方を導入する。 【事前学習】第３回の講義および物理数学の関連範囲を復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第8回 | アースと静電シールド，キャパシタ 導体のある静電場の例として，アースと静電シールドを取り上げ，その考え方を講義する。また，キャパシタのについて解説する。 【事前学習】電気回路の基本的な考え方について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第9回 | 電場のエネルギー，マクスウェルの応力，計算機による解析 静電場の持つエネルギーや電磁力との関係について解説する。また，計算機による解析の基本的な考え方について講義する。 【事前学習】力学で学んだエネルギーの考え方について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第10回 | 「導体のある静電場」に関する課題とその解説 第６〜９回で学んだ，導体のある静電場についてまとめ，理解度を確認する。 【事前学習】第６〜９回の講義内容について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第11回 | 仮想変位の法則，双極子と分極ベクトル 仮想変位の法則について，その考え方を解説する。また，電気双極子や誘電体について講義する。 【事前学習】ポテンシャルや仕事の考え方について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第12回 | 誘電体のある静電場 誘電体のある静電場の考え方について解説する。 【事前学習】第１１回の範囲について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第13回 | 電場のエネルギー，仮想変位の法則（誘電体あり） 静電容量と電場の持つエネルギーの関係について解説する。 【事前学習】第１１・１２回の範囲について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第14回 | 誘電体のある系のまとめ，電磁気学Iのまとめ 誘電体のある静電場の解法について解説し，静電場を中心とした電磁気学Iの学習内容についてまとめる。 【事前学習】これまでの講義で学んだ内容について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
| 第15回 | 「静電容量と誘電体」に関する平常試験とその解説 第１１〜１４回で学んだ電気容量および誘電体のある静電場についてまとめ，理解度を確認する。 【事前学習】第１１〜１４回で学んだ内容について復習して授業に臨むこと（３０分） 【事後学習】授業内容の復習をすること（３０分） |
その他
| 教科書 |
特に教科書は指定しませんが，習熟度にあった教科書を参照することをお勧めします。
講義内容の解説に必要な資料は，各回に配布します。
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| 参考書 |
電磁気学に関する参考書や問題集はたくさん出版されています。できるかぎり多くの本を調べて，自分にあうものを見つけてください。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
成績評価基準：２回の平常試験と定期試験（８０％）およびレポート課題を含む平常点（２０％）により判定する。 |
| 質問への対応 | いつでもかまいませんが，オフィスアワーを別途示します。 |
| 研究室又は 連絡先 |
居室：駿河台校舎７号館２階７２１C室 |
| オフィスアワー |
水曜 駿河台 12:20 ～ 13:00
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| 学生への メッセージ |
授業に出席した時は，静粛にしましょう。 自分にあった参考書を必ず買いましょう。イメージし難い電磁気学を理解できるように頑張りましょう。 |