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基礎電磁気学

Elementary electromagnetism

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澁佐雄一郎

授業の概要

本講義では電磁気学の基本的な考え方を学び、具体的な事例での解法を習得し、工学の習得に必要な基礎能力を育成する。前半では電気現象のうち時間によって変動しない静電気、定常電流を扱うことにより、電気現象の基本的な性質を理解し、ガウスの法則を使い電場を求め、さらに電位を求める方法を習得する。
後半では、電気現象と磁気現象が密接に関連した現象であることを学ぶ。ビオサバールの法則やアンペールの法則で磁場を求め、ロー レンツ力を求める方法を習得する。さらに時間変化する電気・磁気現象である電磁誘導や電磁波について理解し、マクスウェルの電磁方程式により電磁気の現象 が統一的に説明されることを理解する

達成目標

1.クーロンの法則およびガウスの法則を理解し、これらを用いて電気力、電場、電位を求めることができる。
2.電荷分布から電位を求められる。電気容量を求めることができる。誘電体内の電場を求めることができる。
3.ビオサバールの法則、アンペールの法則を用いて電流のつくる磁場が求められる。ローレンツ力が計算できる。
4.ファラデーの法則を用いて誘導起電力の計算ができる。交流回路の電流、電力を求めることができる。
5.電磁波、マクスウエルの電磁方程式の概念が理解できる。

授業計画

1.静電場(1)
  ・クーロンの法則
2.静電場(2)
  ・電場、ガウスの法則
3.静電場(3)
  ・電位、電位差
4.静電場(4)
  ・導体、電気容量
5.静電場(5) 
  ・誘電体
6.定常電流
  ・オームの法則、キルヒホフの法則
7.中間試験(範囲は上記1−6とする)
8.磁場と電流(1)
  ・磁石と磁場、磁性体、ビオサバールの法則
9.磁場と電流(2)
  ・電流のつくる磁場、アンペールの法則
10.磁場と電流(3)
  ・電流が磁場から受ける力、ローレンツ力
11.電磁誘導(1)
  ・ファラデーの法則
12.電磁誘導(2)
・相互誘導と自己誘導
13.電磁誘導(3)
  ・交流と電気振動
14.電磁波
  ・電束(変位)電流
  ・マクスウエルの電磁方程式
15.期末試験(範囲は上記8−14とする)

評価方法と基準

[評価方法]
到達目標1, 2は中間試験及び授業中での小テスト又は宿題レポートで、到達目標3, 4, 5は期末試験及び授業中での小テスト又は宿題レポートで評価する。
評価基準 中間試験35%、期末試験35%、小テスト、宿題レポート30%の割合で合計し、60%以上を合格とする。

教科書・参考書

教科書
 高橋正雄著 理工系の電磁気学(共立出版)

参考書
 砂川重信著 電磁気学(培風館)

履修前の準備

高校の物理、微分、積分

学習・教育目標との対応(機械工学科)

1.(E)機械の運動機構や動特性,構造や強度,物質・運動量・エネルギーの流れなど,機械工学の基盤技術に関わる物理現象を,自然科学の法則に基づいて理解することができる.

学習・教育目標との対応(機械工学第二学科)

1.(E)機械工学における基盤分野の理解に必要な基礎的な数学の知識と応用能力,実験・分析の遂行に必要な確率・統計,情報処理の基礎的な知識や自然現象を数学的にモデル化し,シミュレーションする基礎的な知識と応用能力を習得する (1) 基礎的な数学の知識 (2) 実験データの分析能力 (3) 情報リテラシの習得 (4) 自然現象をモデル化し,シミュレーションする能力

学習・教育目標との対応(応用化学科)

1.(A)応用化学をささえる工学一般・自然科学・情報技術に関する知識と,その応用能力.

オフィスアワー

授業時間終了後、又は担当教員研究室へどうぞ
非常勤 授業時間終了後、専門講師室へどうぞ

環境との関連

環境に関連しない科目

最終更新 : Thu Mar 28 07:51:09 JST 2013