授業科目

物理学
Physics 

担当者

教授   田村 忠久
前 月1-水2/月2-水1

単位

4

到達目標

本講義は工学部のカリキュラムポリシーに従って編成されており、以下のような電磁気学に関する理解を通して、基礎的な物理学の素養を身につけるための科目です。
1. 電磁気の現象は4つのマクスウェル方程式で説明できることを理解する。
2. 積分形のマクスウェル方程式を使いこなせるようになる。
3. 電荷と電場、電流と磁場の因果関係を理解する。
4. 電磁誘導について理解する。
5. 抵抗、コンデンサ、コイルを含む基本的な回路の方程式を立て、それを解き、回路の振る舞いを説明できる。
6. ベクトル解析や偏微分に慣れ、それらが電磁気現象の説明に欠かせないことを理解する。

授業内容

 この講義では主に電磁気学を扱います。電磁気学では、日常のいたるところで利用されている電磁気現象を理解するために、基本法則とその使い方を学びます。
 その過程で、空間内の「場」という概念(電場と磁場)に慣れてください。電磁気学に必要なベクトル解析、微積分、偏微分などはそのつど説明します。

授業計画

1. シラバスの説明、電磁気の基本法則(マクスウェル方程式)
2. 電荷とクーロン力
3. 電荷と電場
4. 電場と電気力線
5. 連続分布する電荷による電場(基礎)
6. 連続分布する電荷による電場(応用)
7. ガウスの法則(基礎)
8. ガウスの法則(応用)
9. 中間試験①とその解説
10. 静電位
11. 電場に関する名無しの法則
12. 導体とコンデンサ
13. コンデンサの電気容量
14. 誘電体
15. 静電エネルギー
16. 電流、抵抗、回路
17. 電流密度、磁場
18. ビオ・サバールの法則(基礎)
19. ビオ・サバールの法則(応用)
20. 中間試験②とその解説
21. アンペールの法則(基礎)
22. アンペールの法則(応用)
23. ローレンツ力
24. 電磁誘導、磁束
25. ファラデーの法則(基礎)
26. ファラデーの法則(応用)
27. 物質中の電磁場
28. 電磁波

授業運営

・まず、それぞれのテーマごとに基礎事項の解説を、そのときに必要なベクトルや微積分を導入しながら進めます。続いて例題を示し、その解き方を説明します。板書を中心に講義を進め、参考書には出ていない内容も扱うことがありますので、必ず講義内容をノートに筆記してください。
・講義中に簡単な演習問題を課しますので、参考書やノートを参考にして解いてください。演習の提出および学生証によるカードリーダーへの登録をもって演習点を与えます。遅刻した場合もカードリーダーへの登録は行ってください。演習用紙は毎回講義のはじめに配ります。
・予習は使用書(演習書)や参考書で行ってください。復習はノートの例題と授業中の演習問題を自力で解いてみてください。解答例を見て納得しても、その段階ではまだまだ身に付いていません。解答例を見なくても解けるようになったら、やっと理解できたということです。予習と復習を合わせて1回の授業につき4時間程度の自主学習を行ってください。
・その理解が本物かどうかは、使用書(演習書)の問題を解いて確認してください。これも解答例を見なくても解けるようになったとき、本当に理解できたということです。
・講義は概ね授業計画に従って行いますが、中間テストを何回目の講義日に行うかは授業中に連絡します(試験勉強をする期間を考慮します)。

評価方法

 授業中に演習(毎回)を行います。遅刻した場合や、出席しても演習の提出がない場合は、演習点は付きません。その他に、中間テスト(2回)と期末テスト(1回)を実施します(中間、期末テストは持込み不可)。成績評価の内訳は、演習点が20%、中間テストが40%(20%×2回)、期末テストが40%の割合です。

オフィスアワー

 原則として授業日の午後に研究室(6-302)で対応します。但し、できるだけ授業終了後に予約をしてください。

使用書

田村忠久『電磁気学演習』初版[学術図書出版]2018
演習書です。予習・復習に利用してください。

参考書

阿部龍蔵、川村清、佐々田博之『物理学』新訂第二版[サイエンス社(新物理学ライブラリ)]2004年
砂川重信『電磁気学の考え方』第9版[岩波書店(物理の考え方)]1998年
永田一清『電磁気学』第10版[東京教学社(基礎物理学シリーズ)]2004年

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