| 科目名 |
電磁気学 |
| 担当教員 |
綿森 道夫 |
| 対象学年 |
2年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ａ１０１ |
開講学期 |
２学期 |
| 曜日・時限 |
月３,木３ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
授業の目的
電磁気学では、電磁気学基礎の続きとして、電位や磁場が存在するときに電子やその他の電荷を持った粒子の運動を理解することを第一の目的とする。例えば電流（電子）が電磁石の導線の中を流れれば、磁界が発生する（磁石になる）ことは日常の経験からある程度類推できるが、このことを正確に理解し、ある程度の計算ができるようになることが大切である。このような磁界が存在するときの電荷を持った粒子の運動に対しては、その運動が磁界と90度ずれた方向に引き起こされるために、方向を表す数学であるベクトルという手段を用いる。また、電磁誘導を理解するためには微分と積分の知識も必要不可欠である。ファラデーが発見した電磁誘導の法則は、現代社会において最も大切な法則の一つであり、ぜひ理解しなければならない。電磁気がわかりにくいと思えるのは、電磁気の考え方以前に基礎的な数学を理解していないことに原因があると考えている。しかしながら、電磁気を学ぶことによって電気回路や電子回路の授業のより深い部分を学ぶことができるといえるので、電磁気を理解して欲しいと考えている。
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| 授業の詳細2 |
授業の進め方
授業はテキストにそって進めるがあえて演習問題についての説明はしない。そのかわり理解度確認の出題範囲とすることで、各自に演習の勉強をしてもらうようにする。授業はテキストにそって進むので、予習・復習がやりやすいはずである。
また、回路・電磁気演習の時間に電気磁気学の演習を解いてもらうような宿題をだす。テキストだけでなく、演習の本を利用して演習問題を解く習慣をつければ、他の授業の勉強の方法にも応用がきくはずである。頑張って勉強しましょう。
達成目標
本科目を習得することにより、以下の事柄を把握できると信じているので、このことができるかどうかが達成目標となる。
（１） 磁場と電場が電荷に及ぼす力をローレンツ力の式を用いて計算できる。
（２） アンペールの法則を用いて対称な領域に発生する磁場を計算できる。
（３） ファラデーの法則を用いて自己インダクタンスを計算できる。
（４） マックスウェルの方程式の概略が理解できる。
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| 授業の詳細3 |
授業計画
１． ベクトル解析
最初に授業の進め方と成績評価について説明したのち、テキスト５・１のベクトル解析について学ぶ。数学的な側面が強いが非常に大切である。
２． ローレンツ力
テキスト５．２のローレンツ力について学ぶ。電場と磁場が電荷に及ぼす力について理解しよう。
３． ビオ－サバールの法則
テキスト５．３のビオ－サバールの法則について学ぶ。電流から磁場を求める最も基本的な法則である。
４．アンペールの法則
テキスト５．４のアンペールの法則について学ぶ。電流の分布が対称な時に非常によく利用される。前半の山である。
５． ベクトルポテンシャル
テキスト５．５のベクトルポテンシャルについて学ぶ。プロセスがいかにも計算ばかりなので十分演習問題を解いてみてほしい。
６．磁性体と磁場
テキスト５．６の磁性体と磁場について学ぶ。物性物理においては非常に重要な概念であるので、頑張ってほしい。
７． いままでのまとめ
テキスト第5章の問題と演習の本から理解度を確認するが、数値や求めるものに関しては多少変更する可能性がある。50点満点である。
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| 授業の詳細4 |
８．ファラデーの法則とレンツの法則
テキスト６．１のファラデーの法則とレンツの法則について学ぶ。天才ファラデーの発見したこの法則がいかに現代の役に立っているか想像してみてほしい。
９． インダクタンス
テキスト６．２のインダクタンスについて学ぶ。ファラデーの法則の応用であり、インダクタンスを求める式の導出は絶対に理解しなければならない。
１０．交流回路
テキスト６．３の交流回路について学ぶ。回路理論Ⅰとの重複が多い場所である。
１１． マクスウェルの法則
テキスト６・４のマクスウェル－アンペールの法則と７．１のマクスウェルの方程式について学ぶ。ベクトルの微積の式ばかりなので驚かないで欲しい。
１２．電磁場の伝搬
テキスト７．２の電磁場の伝搬について学ぶ。波動方程式を展開することで電磁場が伝搬することが示される。
１３．電磁場の反射と屈折
テキスト７．３の電磁場の反射と屈折について学ぶ。電磁場を境界において水平方向と垂直方向に分けて連続条件を適用する方法は典型的な解法である。
１４．出発点としてのマクスウェル方程式
テキスト７．４の出発点としてのマクスウェル方程式について学ぶ。電磁気の集大成としてマクスウェル方程式があり、この方程式を解くことによって
全ての電磁気の現象が把握できる。ここでは今までで構築したマクスウェル方程式を眺めてみる。
１５． 総まとめ
テキスト第6章から第7章までの問題と演習の本から理解度を確認するが、数値や求めるものに関しては多少変更する可能性がある。50点満点である。
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| 授業の詳細5 |
成績評価
2回の理解度確認を100点満点に換算して評価する。
C 評価点が60点から70点のもの（基本的には理解していると考えられる）。
B 評価点が70点から80点のもの（電位に関してある程度理解した考えられる）。
A 評価点が80点から90点のもの（磁場に関してある程度理解していると考えられる）。
AA 評価点が90点以上のもの（達成目標を完全に到達したと考えられる）。
テキスト
『ビジュアルアプローチ電磁気学』 前田和茂、小林俊雄著（森北出版株式会社） ISBN 978-4-627-16221-1
参考書
『演習 電磁気学』 大貫繁雄、安達三郎著（森北出版株式会社） ISBN 978-4-627-71131-0
備 考
電磁気学は力学と並んで物理学の２つの柱をなすものである。現代の電気社会もこの電磁気を中心として成り立っている。確かに電気の各講義（回路理論やデジタル回路、アナログ回路など）を理解するのに直接電磁気が必要になるわけではないが、電気・磁気の関係するいろいろな現象の理解がそれらの講義の深い意味での理解につながると考えられる。
また、今回は本来の電磁気の学問の展開に近づけ、多少数学的変形を取り入れてみる。好き嫌いはあると思うが、理論体系としてはすっきりとして学べると思う。
電子系科目 専門発展科目
オフィスアワー
毎週木曜10：40～12：10
連絡先
A棟A410
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| 授業の詳細6 |
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| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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