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電磁気学１

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令和２年度以降入学者 電磁気学１
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 2～4 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
授業形態 対面授業
Blackboard ID 20231446
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（学士（理学））のDP3及びCP3に対応しています。
授業の形式 講義
授業の方法 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。
事情があって対面授業に参加できない場合は、対面授業終了後Blackboardに記載している期日までにスライドを視聴し、課題を提出する。
履修条件 なし
授業計画
1 ガイダンス、ベクトルの復習と解説を行う(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）
【授業形態】対面授業
2 電荷に働く力(A-3-2)
【事前学習】教科書1章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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
5 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）
【授業形態】対面授業
6 静電場と電位（静電ポテンシャル）(A-3-2)
【事前学習】教科書2-6,2-7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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
11 導体のまわりの静電場(A-3-2)
【事前学習】教科書の4-1, 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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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）
【授業形態】対面授業
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(50%)、授業参画度:毎回の小レポート、リアクションペーパー等で評価します。(50%)
事情があって、授業内テストを受けられない場合は、追加のレポート課題の提出で評価する。
オフィスアワー 火の3限の時間に学科図書室で質問を受け付ける。また、授業終了後、オンラインで質問を受け付ける

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