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電磁気学１演習

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令和２年度以降入学者 電磁気学１演習
令和元年度以前入学者 電磁気学１演習
教員名 高橋博樹
単位数    1 学年    2 開講区分 文理学部
科目群 物理学科
学期 前期 履修区分 必修
授業の形態 Blackboardを利用した課題研究
BlackboardのコースID:20213095
授業概要 力学と並んで物理学の基礎をなす重要な分野である電磁気学について学ぶ。1年次に習得した電磁気学入門の基礎知識をもとに、もう少し進んだ電気・磁気に関する理論の基礎と応用について演習を行う。
授業のねらい・到達目標 電磁気学１で学んだ電気・磁気現象についての理解を深めることができ、電磁気現象について自分で数式化しそれを解くことができる。さらに現象を深く理解し、そこから派生する現象を予測することができるようになる。
日常生活における現象に潜む科学的問題を発見し、専門的知識に基づいて説明することができる。(A-4-2)

この科目は文理学部のDP4及びCP4に対応しています。
授業の方法 Blackboardを利用して演習問題を配布し、授業時間内に解答を提出する。授業時間中、適宜質問を受け付ける。この授業では講義内容に即した問題を自分で解きながら理解を深める。
本授業の事前・事後学習は、合わせて１時間の学習を目安とします。
履修条件 なし
授業計画
1 ガイダンス、ベクトルについて(A-4-2)
【事前学習】シラバスを確認すること （１時間）
【事後学習】教科書1-4,1-5の内容を復習すること （１時間）
2 電荷に働く力(A-4-2)
【事前学習】教科書1-7のクーロン則を予習すること （１時間）
【事後学習】クーロン力をベクトル形式で表せるように復習すること （１時間）
3 静電場と電位（静電ポテンシャル）(A-4-2)
【事前学習】教科書2-1～2-3を読んで電場について予習すること （１時間）
【事後学習】電場と電気力線の関係について復習すること （１時間）
4 静電場と電位（静電ポテンシャル）(A-4-2)
【事前学習】教科書2-6,2-7の静電ポテンシャルの意味について予習すること （１時間）
【事後学習】静電ポテンシャル計算方法に関して、線積分を理解すること （１時間）
5 ガウスの法則とその応用(A-4-2)
【事前学習】教科書2-4,2-5を読んでガウスの法則について予習すること （１時間）
【事後学習】面積分の意味を理解すること （１時間）
6 ガウスの法則とその応用(A-4-2)
【事前学習】ガウスの法則の応用について予習すること （１時間）
【事後学習】対称性の良い形状の電荷分布について復習すること （１時間）
7 ベクトルの微分、ガウスの法則(A-4-2)
【事前学習】教科書3-1,3-2を読んでベクトルの微分（発散）について予習すること （１時間）
【事後学習】計算問題について復習すること （１時間）
8 ベクトルの微分、発散と回転(A-4-2)
【事前学習】ベクトルの回転について予習すること （１時間）
【事後学習】計算問題を解いて理解を深め、発散と回転の意味を理解すること （１時間）
9 境界条件とポアソンの方程式(A-4-2)
【事前学習】教科書3-4,3-5のポアソンの方程式について予習すること （１時間）
【事後学習】ポアソンの方程式を解いて境界値問題が解けることを理解すること （１時間）
10 導体のまわりの静電場(A-4-2)
【事前学習】教科書4-2を読んで銅とは何かということを予習すること （１時間）
【事後学習】電場中の導体の境界条件について理解すること （１時間）
11 コンデンサーと電気容量(A-4-2)
【事前学習】教科書4-5の電気容量について予習すること （１時間）
【事後学習】平行平板コンデンサーの電気容量の求める過程を理解すること （１時間）
12 コンデンサーと電気容量(A-4-2)
【事前学習】コンデンサーについて前回の授業を復習すること （１時間）
【事後学習】コンデンサーの中に蓄積される電場のエネルギーについて理解すること （１時間）
13 定常電流の性質(A-4-2)
【事前学習】教科書５章を読んで電流について予習すること （１時間）
【事後学習】電流の性質から導き出される法則について復習すること （１時間）
14 導体中の電流(A-4-2)
【事前学習】教科書5-4,5-5の導体中の電流について予習すること （１時間）
【事後学習】導体中の電流分布、オームの法則について復習すること （１時間）
15 回路網の電流(A-4-2)
【事前学習】キルヒホッフの法則について予習すること （１時間）
【事後学習】回路を流れる電流について問題を解いて理解を深めること （１時間）
その他
教科書 長岡洋介 『物理入門コース３電磁気学Ⅰ電場と磁場』 岩波書店 2017年
参考書 授業中に指示する
成績評価の方法及び基準 試験(30%)、レポート(20%)、授業参画度(50%)
オフィスアワー 火の3限の時間に学科図書室で対面で質問を受け付ける。授業終了後にもオンラインで質問を受け付ける

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