2022年度 学院等開講科目 教養科目群 理工系教養科目
電磁気学基礎１ L
- 開講元
- 理工系教養科目
- 担当教員
- 柴田 利明
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 金1-2 (W321)
- クラス
- L
- 科目コード
- LAS.P103
- 単位数
- 100
- 開講時期
- 2022年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2025年7月10日
- 使用言語
- 日本語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
本講義ではクーロンの法則から出発し，静電場と静磁場について講義する。
電磁気学は自然を理解するための重要な学問である。また，専門コースでの理学，工学，生命科学を学ぶ上での必須の基礎学問である。本講義では，電荷がつくる電場と電流がつくる磁場の概念と，その数学的記述を修得し，これを基に電気磁気現象を理解し，未知の電気磁気学問題を解く能力を養う。
到達目標
本講義を履修することにより，以下の知識と能力を修得する。
1) 電場，電位，静電エネルギー，磁束密度，磁気モーメントなどの概念を正しく理解し，数学的に表現できる。
2) 電場に関するガウスの法則とビオ・サバールの法則を正しく理解し，電場や磁束密度を求めることに応用できる。
3) 方程式で表された電気磁気学問題の数学的解を求めることができ，数学的解が意味する物理を説明できる。
キーワード
クーロンの法則，電場，ガウスの法則，電位，導体，コンデンサー，電気容量，静電エネルギー，電流，磁気力，磁束密度，磁気モーメント，ビオ・サバールの法則
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
各講義の2/3は基礎的内容について，残る1/3は発展的応用的内容についての解説に充てる．講義内容の確実な理解と応用力を養うために，講義内容に関連した演習問題を物理学演習第二で出題する。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | クーロンの法則と電場（電荷に働く力，電場の導入，電気力線） 第1回の授業内容に関する実験 | クーロンの法則について説明できるようになる。 |
| 第2回 | 電場とガウスの法則（電場の求め方，ガウスの法則の性質） 第2回の授業内容に関する実験 | ガウスの法則を説明できるようになる。 |
| 第3回 | ガウスの法則の応用と電位（電荷密度分布） 第3回の授業内容に関する実験 | ガウスの法則を応用できるようになる。 |
| 第4回 | 導体（導体内外の電場と電位，静電遮蔽） 第4回の授業内容に関する実験 | 導体の特性を説明できるようになる。 |
| 第5回 | コンデンサーと静電エネルギー（電場に蓄えられるエネルギー） 第5回の授業内容に関する実験 | コンデンサーの特性を説明できるようになる。 |
| 第6回 | ビオ-サバールの法則（電流によって生じる磁場） 第6回の授業内容に関する実験 | ビオ-サバールの法則の特性を説明できるようになる。 |
| 第7回 | 電流と電流に作用する磁気力、磁束密度，磁束（磁気モーメント） 第7回の授業内容に関する実験 | 直線電流による磁場を説明できるようになる。 |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
プリント
参考書、講義資料等
特になし
成績評価の方法及び基準
期末にテストを行う（状況により変更する可能性がある）。また、適宜レポート課題、宿題を出す。
関連する科目
- LAS.P106 ： 物理学演習第二
履修の条件・注意事項
履修の条件を設けない。
その他
大学の電磁気学の授業では、偏微分、勾配、発散、線積分、面積分、体積積分などスカラーおよびベクトル関数についての数学を説明し、それを用いて電磁気学について講義をする。高校の物理教科書「物理基礎」と「物理」は合計約700ページあり、電磁気学については静電磁場、電磁誘導、交流回路などが記述されている。高校の物理教科書は高校3年で習う数学は使わないように配慮して書かれている。大学生の立場から高校の物理教科書を常に読んで検討し、内容を深く理解して、どのページについても人に説明できるようになることが重要である。