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電磁気学１

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令和元年度以前入学者 電磁気学１
教員名 高橋博樹
単位数    2 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を利用したオンデマンド型の遠隔授業
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講義を行う。
授業のねらい・到達目標 電磁気学入門で学んだ電気・磁気現象が体系化され、マックスウェルの方程式として完成される過程が理解できるように説明を行う。電磁気現象について自分で数式化しそれを解くことにより、現象を深く理解できるようになる。
既存の知識にとらわれることなく、物事を論理的に、批判的に考え、説明することができる。(A-3-2)

この科目は文理学部のDP3及びCP3に対応しています。
授業の方法 オンデマンド形式で授業を進める。
本授業の事前・事後学習は、各２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、ベクトルの復習を行う(A-3-2)
【事前学習】シラバスを確認すること （２時間）
【事後学習】教科書1－4、1－5の内容を復習すること （２時間）
2 電荷に働く力(A-3-2)
【事前学習】教科書1－7のクーロン則を予習すること （２時間）
【事後学習】クーロン力をベクトルで表せるようにノートにまとめる （２時間）
3 静電場と電位（静電ポテンシャル）(A-3-2)
【事前学習】教科書2-1から2-3を読んで電場について予習すること （２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 （２時間）
4 ガウスの法則(A-3-2)
【事前学習】教科書2-4,2-5を読んでガウスの法則の概要を把握しておく （２時間）
【事後学習】簡単な面積分について意味を理解しておくこと （２時間）
5 静電場と電位（静電ポテンシャル）(A-3-2)
【事前学習】教科書4-7,4-8の静電ポテンシャルの意味について理解しておくこと。 （２時間）
【事後学習】静電ポテンシャルの求めかたについて、簡単な線積分の意味を理解できるよう復習すること （２時間）
6 ガウスの法則とその応用(A-3-2)
【事前学習】教科書2-5のガウスの法則の応用について予習すること （２時間）
【事後学習】対称性のいい形状についての面積分について理解しておくこと。 （２時間）
7 静電エネルギーと電気双極子(A-3-2)
【事前学習】教科書2-8の静電エネルギーの考え方について予習しておくこと （２時間）
【事後学習】実際に静電エネルギーの計算を自分でやってみること （２時間）
8 微分型のガウスの法則(A-3-2)
【事前学習】ベクトルの微分、特に発散（ダイバージェンス）について、計算の意味を授業前に予習しておくこと。 （２時間）
【事後学習】ベクトルの微分について、実際に計算問題を解いて理解を深める （２時間）
9 微分系の渦なしの法則(A-3-2)
【事前学習】ベクトルの微分、特に回転（ローテーション）について、計算の意味を授業前に予習しておくこと。 （２時間）
【事後学習】ベクトルの微分について、実際に計算問題を解いて理解を深め、物理的法則との関係を復習する （２時間）
10 境界条件とポワソンの方程式　(A-3-2)
【事前学習】教科書3-4,3-5のポワソンの方程式について予習する （２時間）
【事後学習】ポワソンの方程式を使用して、境界値問題が解けることを理解する （２時間）
11 導体のまわりの静電場(A-3-2)
【事前学習】教科書の4-2を読んで、導体とは何かということを把握しておく （２時間）
【事後学習】電場中に置いた導体は一つの境界条件になっていることを理解しよう （２時間）
12 コンデンサーと電気容量(A-3-2)
【事前学習】教科書4－5の電気容量について考え方を予習する （２時間）
【事後学習】平面平板コンデンサーについてよく理解しておく （２時間）
13 コンデンサーと静電エネルギー(A-3-2)
【事前学習】教科書の4-6,4-7のコンデンサーについて前回の授業の復習と電場のエネルギーの考えかたについて予習する （２時間）
【事後学習】電場のエネルギーを計算できるように復習する （２時間）
14 定常電流の性質(A-3-2)
【事前学習】教科書5章を読んで、電流についての特徴を予習する （２時間）
【事後学習】電流の特徴から物理的にどのような法則が導かれるのか、よく理解する （２時間）
15 導体中の電流　(A-3-2)
【事前学習】教科書5-4,5-5の導体中の電流分布について予習する （２時間）
【事後学習】導体中の電流分布、オームの法則、電荷の伝導機構について復習する （２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 授業内テスト(100%)
オフィスアワー 授業終了後1、オンラインで質問を受け付ける

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