2024年度学院等開講科目理学院物理学系

電磁気学（講義）

開講元: 物理学系
担当教員: 石塚大晃
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火3-4 (WL2-201(W621)) / 金3-4 (WL2-201(W621))
クラス: -
科目コード: PHY.E205
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2025年3月17日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

電磁気学は、電場と磁場を基本的な場とし、場を生成し、場から力を受ける電荷，電流とその運動を取り扱う。場の方程式は時間と空間の微分を含む場の微分方程式で、これを数学的に扱うにはベクトル解析の数学的手法を多用する。本講義では、ベクトル解析とその論理を丁寧に用いて、電磁気学の総合的体系を学ぶ。具体的な問題を通して、マクスウェル方程式の物理的意味を体感することがねらいである。

到達目標

電磁気学基礎で学んだ電磁気現象を、電磁場のベクトル解析を用いて計算できるようにして、マクスウェル電磁気学の体系、その理論の本質的構造を理解する。

キーワード

電場、磁場、マクスウェル方程式

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

講義資料と板書により概念を説明する。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	ガウスの定理とストークスの定理	ベクトル解析を習得する
第2回	真空中のマクスウェル方程式	マクスウェル方程式の基礎的事項を習得する
第3回	電磁ポテンシャルとゲージ変換	マクスウェル方程式の基礎的事項を習得する
第4回	クーロンの法則	静電場に関連する現象を理解する
第5回	静電ポテンシャルの多重極展開	静電場に関連する現象を理解する
第6回	静電場のエネルギー	静電場に関連する現象を理解する
第7回	境界値問題	静電場に関連する現象を理解する
第8回	ビオ・サバールの法則	静磁場に関連する現象を理解する
第9回	ベクトルポテンシャルの多重極展開	静磁場に関連する現象を理解する
第10回	静磁場のエネルギー	静磁場に関連する現象を理解する
第11回	準定常電流と電磁誘導	静磁場に関連する現象を理解する
第12回	荷電粒子と電磁場の相互作用	マクスウェル方程式の発展的事項を習得する
第13回	エネルギー保存則と運動量保存則	マクスウェル方程式の発展的事項を習得する
第14回	真空中の電磁波	マクスウェル方程式の発展的事項を習得する

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

講義資料を配布する。

参考書、講義資料等

砂川重信「理論電磁気学（第3版）」（紀伊國屋書店、1999年）
砂川重信「電磁気学」（物理テキストシリーズ 4、岩波書店、1987年）

成績評価の方法及び基準

期末試験で評価する。

履修の条件・注意事項

特になし。