基礎物理学B

授業目的
本講義の目的は,学生が幅広い科学技術の基礎理論として重要となる電磁気学の基本概念を理解し,理論やその数学的手法を習得することにより電磁場の概念を学ぶことにある.
到達目標
本講義は電磁気学の基本概念を理解することを到達目標とする.具体的には(1)電磁場の概念を把握する.(2)電磁場現象における数学的手法を身につける.(3)基本概念を元にして物理現象を理解できる.
授業計画
第1回(1)オリエンテーション,電気・磁気とはなにか
物理を専門としない学生が,電磁気学で得る知識は,どのように有用かを説明する.また,電磁気学を学ぶために必要な物理や数学の基礎知識について説明する.電磁気学を本格的に履修する前に,偏微分,重積分,線積分について講義する.
第2回(1)オリエンテーション2,ベクトル
第1回の講義に続いて,電磁気学を本格的に履修する前に,ベクトルについて講義する.
第3回(3)静電界と静磁界
クーロンの法則から,電場の考え方,電気力線とガウスの法則,それらの応用として,電荷が分布した場合の電場を求める.
第4回(4)静電界と静磁界
位置エネルギーとしての電位と電気力線,電界中の導体の取り扱い,静電容量などについて学修する.
第5回(5)静電界中の導体系とコンデンサー
電界中の誘電体,誘電分極,分極,コンデンサーとその接続,誘電体が入ったコンデンサー,コンデンサーに蓄えられるエネルギーなどについて学修する.
第6回(6)電流とエネルギーとはなにか
電流とエネルギー,オームの法則,キルヒホッフの法則などについて学修する.
第7回(7)前半の振り返り
第8回(8)磁界と電流
磁界と電流,磁界と磁力線,磁性体と磁束密度などを学ぶ.
第9回(9)磁界と電流
電流が作る磁界の計算,アンペールの法則,ビオ・サバールの法則などを学ぶ.
第10回(10)磁界と電流
フレミングの左手の法則,ローレンツ力,磁石と磁性体,磁化曲線について学ぶ.
第11回(11)電磁誘導
ファラデーの法則,磁束密度,誘導起電力,渦電流などについて学ぶ.
第12回(12)電磁誘導
ファラデーの電磁誘導の法則,誘導電界,相互誘導,相互インダクタンス,変圧器,コイルの磁気エネルギーについて学ぶ.
第13回(13)電磁誘導,マクスウェル方程式と電磁波
位相差と共振,共鳴現象,アンペール・マクスウェルの法則,マクスウェル方程式について学ぶ.
第14回(14)マクスウェル方程式と電磁波
マクスウェルの方程式から,電磁波がどのようなものであり,どのように伝搬するか,そのエネルギーはどう表されるかなどについて学ぶ.