授業科目

電磁気学
Electromagnetism 

担当者

准教授 川東 健
後 木2

単位

2

到達目標

電磁気学IIIでは電磁気学I・IIに引き続き、主にマックスウェル方程式およびそれから導かれる電磁波などの、さらに応用的な分野を修得することを目標とする。また、数理・物理学科のカリキュラムポリシーに従い、物理学を体系的に身につけられるように、本講義では電磁気学の応用である電磁波を中心に、特殊相対性理論や量子力学などの現代物理学につながる橋渡しの役割を担っているため、電磁気学I・II、力学I・II、物理数学I・IIを履修していることが望ましい。

授業内容

最初に電磁気学IIで学んだマックスウェル方程式に基づき、波動方程式にしたがう電磁場や場のエネルギーについて学ぶ。次いで、ベクトルポテンシャルとゲージ変換について学んだのち、最終目標として電磁波の放射について学ぶ。

授業計画

各回の講義の内容は一応次のように予定しているが、時間の都合で若干前後する場合もある。予習・復習については、各回共通のものとして、予習は前回の授業ノートを読み返して式の意味を確認しておくとともに、各項に記載された過去の受講科目の見直しをしておくこと(2時間程度)。復習では計算過程の再確認をしっかりとしておくこと(2時間程度)。
I. 電磁場の方程式
1. アンペールの法則とファラデーの法則【予習】電磁気学IIで学んだ電場と磁場の相互依存性について思い出しておく
2. マックスウェルの方程式【予習】電磁気学IIで学んだマックスウェルの方程式について各式の意味を思い出しておく
3. 一様な電磁場中の荷電粒子の運動【予習】力学Iと電磁気学Iで学んだ電磁力による運動方程式を思い出しておく
4. 波動方程式【予習】力学IIで学んだ波動方程式とその解について思い出しておく
5. 場のエネルギー【予習】電磁気学IIで学んだ場のエネルギー(エネルギー密度)について思い出しておく
II. ポテンシャル関数とゲージ変換
6. スカラーポテンシャルとベクトルポテンシャル【予習】電磁気学Iで学んだクーロンポテンシャルおよび電磁気学IIで学んだベクトルポテンシャルについて思い出しておく
7. ポテンシャル関数【予習】6.で学んだスカラーポテンシャルとベクトルポテンシャルと電磁場の関係をよく理解しておく
8. ゲージ変換【予習】7.で学んだポテンシャル関数が満たす方程式の導出について理解しておく
9. フーリエ変換と波数空間【予習】物理数学IIで学んだフーリエ変換について思い出しておく
10. 電荷分布がある場合のエネルギー密度【予習】力学IIで学んだ縦振動・横振動について思い出しておく
11. 単色電磁波の偏波【予習】力学IIで学んだ波数が一定の波に空いて思い出しておく
III. 電磁波の放射
12. グリーン関数法【予習】物理数学IIで学んだグリーン関数法と9.のフーリエ変換を思い出しておく
13. 電磁波の放射の源【予習】1.-12.の講義を総合的に応用するテーマなので、過去のノートをよく見ておくこと
14. 発信アンテナ【予習】1.-13.の講義を総合的に応用するテーマなので、過去のノートをよく見ておくこと

授業運営

講義形式による。板書により進行するので、ノートはしっかりとってほしい。

評価方法

期末試験で評価する。

オフィスアワー

火曜日3限、木曜日午後、金曜日午後に6-230(または6-121)にて対応する。
電子メール(ken@info.kanagawa-u.ac.jp)では随時対応する。

使用書

中山 恒義『電磁気学II』[丸善出版(パリティ物理教科書シリーズ)]2012年

Copyright© 2017 Kanagawa University. All Rights Reserved.