電磁気学Ａ（２０１３年度） の履歴(No.1)

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電磁気学

電磁気学Ａ②　２０１３年度（平成２５年度）、冬学期開講†

時間割コード†

• ２０３１５…１年（理二三-５、７、１０−１１）
• ２１４１５…１年（文科）、２年（文科）

教室†

• ５号館５３１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●日（●）●時限目に実施、●●：●●～●●：●●
• 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）
• 兵頭俊夫著　「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１回　ガイダンス、および、ベクトル解析入門（１０月８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２回　クーロンの法則、静電場（１０月２２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３回　ガウスの法則（１０月２９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４回　導体（１１月１２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５回　誘電体（１１月１９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６回　直流回路（１１月２６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７回　電流と磁場（１２月３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８回　アンペールの法則（１２月１０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９回　ベクトルポテンシャル（１２月１７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（１月７日…授業の進行状況により取り扱わない可能性あり）†

• 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（１月１４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２１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２８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†