2022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 | 磁気流体力学Ⅰ | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 物理学専攻 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 飯尾 俊二 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜1 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | M51A |
| クラス | |||
| その他 | 実務経験のある教員による授業科目 | ||
概要
| 学修到達目標 | プラズマ物理学を専攻する大学院生の常識集でもある F.F. Chen "Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion"（訳：プラズマ物理入門）の内容を理解する。重要な式は導出できるようにし、基本的な電磁流体力学の概念を理解する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」 講義形式 |
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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 |
予習：教科書を読む 復習：教科書の式の導出を自分でもできるようにする。 予備知識：電磁気学や解析学（偏微分方程式） |
授業計画
| 第1回 | 電磁２流体力学方程式の導出： ボルツマン（Boltzmann）方程式および荷電粒子の運動方程式から、電磁２流体力学方程式：連続の式（質量保存則）の導出 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
|---|---|
| 第2回 | 電磁１流体力学方程式の導出： 電磁１流体力学方程式：運動方程式（運動量保存則）の導出。 プラズマ振動と時間微分項の扱い 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第3回 | 流体ドリフト運動： 磁場に垂直な流体ドリフト運動（電場ドリフト、反磁性ドリフト） 磁場に平行なドリフト 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第4回 | 電子プラズマ波： 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第5回 | 音波、イオン波： プラズマ近似の妥当性 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第6回 | 静電波： イオン波と電子波の比較、静電振動 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第7回 | 磁場に垂直な静電イオン波： 低域混成周波数 磁場のないプラズマ中の電磁波 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第8回 | 実験への応用、磁場に垂直な電磁波： 正常波、異常波 カットオフ、共鳴 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第9回 | 磁場に平行な電磁波： R波、L波、ホイッスラーモード Faraday回転 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第10回 | 磁気流体波： アルベン波、磁気音波 CMA線図 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第11回 | ランダムウォークと拡散方程式： 拡散方程式の導出 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第12回 | 弱電離プラズマの拡散 クーロン衝突と電気抵抗 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第13回 | 磁場を横切る拡散： 完全電離プラズマ中の拡散 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第14回 | 磁場気閉じ込めプラズマの拡散： Bohm拡散と新古典拡散 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
| 第15回 | 磁場閉じ込め核融合研究開発の歴史： 事前学習：授業内容の予習を行う。（2時間） 事後学習：授業内容の復習を行う。（2時間） |
その他
| 教科書 |
Francis F. Chen (著), 内田 岱二郎 (翻訳) 『プラズマ物理入門』 丸善 1977年 第1版
初歩のプラズマ物理学の教科書の定番 F. F. Chen "Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion"（第１版）の日本語訳。プラズマの基礎から電磁流体力学まで、物理的理解を重視し、分かりやすく書かれている。式の導出も丁寧である。本書はプラズマを専攻する大学院生の常識集でもあり、手元に常備すべきものである。
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| 参考資料コメント 及び 資料（技術論文等） |
Francis Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Springer, 2015, 3 edition
F.F. Chen "Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion"の最新版と初版の日本語訳との違いは、単位系がSIになり、第７章以降が加筆されて、慣性閉じ込めも含む核融合装置はプラズマ応用についての最終章の節で扱われている。演習問題は追加されて充実し、その多くに解答例が付されている。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
レポートの点数の合計で評価する。 |
| 質問への対応 | メールで受け付ける。 |
| 研究室又は 連絡先 |
iio.shunji@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー | |
| 学生への メッセージ |
電磁流体力学（MHD）は難しいので、ステップを踏んで理解していくしかありません。F.F. Chenは「初歩のプラズマ物理」について世界的に定評のある教科書です。徐々にプラズマ物理の概念や基礎方程式、電磁流体力学に慣れていきましょう。 |