電磁気学A(2011年度)

2013-05-01 (水) 18:25:17 (2393d)

電磁気学

電磁気学A② 2011年度(平成23年度)、冬学期開講

時間割コード

  • 20369…1年(理1—14、31、34)
  • 20390…1年(文科)、2年(文科)

教室

  • 7号館 741号教室

授業日

  • 毎週火曜日2限(10:40〜12:10)、計13回+期末試験1回

授業の方法

  • 板書
  • 板書が難しい図面は資料配付
  • 授業開始前にその日のテーマのレポート課題を出す。授業をしっかり聞いていればその場で解ける程度の問題と、自宅で30分くらい考える程度の問題の2種類を出す。翌週の授業終了後に提出のこと。

成績評価

  • 授業レポート(ほぼ毎回配布、翌週に提出。後出しはダメ) … 50%
  • 学期末試験(レポートをしっかり解けばできるはず) … 50%

学期末試験日程

  • 2月2日(木)〜2月14日(火) 詳細は教務課からの掲示を確認すること
  • 2月9日(木)4時限目に実施、15:05~16:35
  • 持ち込み不可

教科書・参考書

とくに指定はしないが、生協で入手可能な下記のロングセラーがよい。専門課程に進学しても使える。

  • 加藤正昭著 「電磁気学」  (東京大学出版会)
  • 加藤正昭著 「演習 電磁気学」 (サイエンス社)
  • 兵藤俊夫著 「電磁気学」  (裳華房)
  • ファインマン物理学III   (岩波書店)

講義予定

  • 第01回 ガイダンス、および、ベクトル解析入門(10月11日)
    • 線積分・経路積分
    • 面積分
    • 体積積分
    • スカラー場の勾配
    • ベクトル場の発散
    • ベクトル場の回転
    • ガウスの発散定理
    • ストークスの定理
  • 第02回 クーロンの法則、静電場(10月18日)
    • 電荷の基本的性質
    • 国際単位系
    • クーロンの法則
    • 電場の概念(遠隔作用、近接作用)
    • 静電場のポテンシャルエネルギー
    • 電気力線
    • 電場と電位の関係
    • 電場の保存則
  • 第03回 ガウスの法則(10月25日)
    • ガウスの法則(閉曲面上の電場に関する積分)
    • ガウスの法則の微分形
    • 流体場のアナロジー
    • ガウスの法則の応用(点電荷、線電荷、面電荷)
  • 第04回 導体(11月1日)
    • 静電場中の導体の性質、および、その証明
    • 誘導電荷の分布(鏡像法)
    • 導体間の静電容量と静電エネルギー
    • 導体に働く電場の力(仮想変位の方法)
  • 第05回 誘電体(11月8日)
    • ファラデーの静電容量
    • 電気双極子
    • 誘電体表面の分極電荷密度
    • 誘電体に関するガウスの法則
    • 誘電体中の電場の例(誘電体被覆コンデンサ)
    • 界面における電場、電束密度の保存則
    • 静電場のエネルギー密度
    • 誘電体に働く静電引力
  • 第06回 直流回路(11月15日)
    • オームの法則の微視的取り扱い
    • ジュール熱(エネルギー散逸機構)
    • 電荷の保存則
    • 導体中の電場
    • 誘電率と導電率の関係(応用問題:球状電極の接地抵抗)
    • 起電力と電気回路
    • キルヒホッフの法則
    • 合成抵抗
  • 第07回 電流と磁場(11月22日)
    • 電場と磁場の類似性
    • ベクトルの内積、外積の物理的意味
    • 電流と磁場に関する法則(エルステッドの実験、アンペールの実験、フレミングの左手の法則)
    • ビオ・サバールの法則
    • ビオ・サバールの法則の応用(直流電流、平行電流…透磁率の定義、円電流)
    • 単位の導出(磁荷、磁場、誘電率、透磁率)
  • 第08回 アンペールの法則(11月29日)
    • 電場と磁場の類似性(EB対応)
    • 電流ループが形成する磁位
    • アンペールの周回積分の法則
    • アンペールの法則の応用(直線電流、ソレノイド)
  • 第09回 ベクトルポテンシャル(12月6日)
    • ベクトル解析の補足(微分演算子ナブラ、ラプラシアン)
    • 磁場に関する諸法則の微分系(アンペールの法則、磁場の発散ゼロ)
    • 磁場のベクトルポテンシャル
    • 電流分布とベクトルポテンシャルの関係
    • ベクトルポテンシャルの例題(直線電流、ソレノイド)
    • (予備)磁束と誘導電場
  • 第10回 磁性体(12月13日)
    • 磁気双極子
    • アンペールの分子電流仮説
    • 磁性体中のアンペールの法則
    • 磁性体中の磁場(常磁性、反磁性、強磁性)
    • 起電力と磁気抵抗
    • 反磁場
  • 第11回 電磁誘導(12月20日)
    • 磁場に関するパラドックス問題(永久機関)
    • 電磁誘導
    • ローレンツ力
    • 誘導起電力
    • 誘導電場
    • 磁場のエネルギー密度
  • 第12回 電磁波、マクスウェル方程式(1月17日)
    • アンペールの法則の成立条件(電流の連続)
    • 非定常電流へのアンペールの法則の拡張(変位電流)
    • 変位電流の応用
    • マクスウェル方程式(一般、真空中)
    • 進行波の取り扱い
    • 電磁波の進行
  • 第13回 電磁気学の総括的理解(特殊相対性理論)(1月24日)
    • 電荷の静止・運動による現象の違い
    • 動く系における時間の伸び
    • ローレンツ収縮
    • 力積の保存則
    • クーロン静電場のローレンツ変換
  • 第14回 期末試験

追試

  • 2012年4月25日(水)9:00〜