2024年度学院等開講科目理学院物理学系

電磁気学III（講義）

開講元: 物理学系
担当教員: 平原徹
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5-6 (WL2-201(W621)) / 金5-6 (WL2-201(W621))
クラス: -
科目コード: PHY.E310
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月14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、物質中における電気・磁気・電磁波に関わるさまざまな現象を電磁気学の基本法則によって理解することを目的とする。具体的には、導体における静電誘導と静電遮蔽、古典的な電子論に基づくホール効果や熱電気現象、誘電体の基本法則に基づく分極の理解、常誘電体や強誘電体などの性質、磁性体の基本法則に基づく磁化現象の理解、常磁性体や強磁性体などの性質、反磁性物質の基本的性質と超電導物質の特性、物質中のマクスウェル方程式と変動電磁場・電磁波、などの内容について講義する。各単元で関連する問題を提供し、学習効果を高める。　身の回りの自然現象を理解するためにも、最先端技術の向上のためにも、物理学の知識は極めて重要である。本講義で物質中の電磁気学を学習することにより、電気・磁気・光などの身近にみられる物理現象を、より深く理解することができるようになるだろう。さらに、本講義で学習する電気的性質・磁気的性質・光（電磁波）学特性の基本法則は、発展的な学習の基礎知識となるものであり、最先端の研究に必須の知識となるものである。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。・導体の輸送現象・熱伝導現象を理解することができる。・誘電体・磁性体の基本法則と基本特性を理解することができる。・マクスウェル方程式により物質中の電磁波を理解することができる。

キーワード

電子輸送、熱電気現象、誘電体、磁性体、マクスウェルの法則、電磁波

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

各単元について、講義を行い、練習問題を示し、演習問題を解くことによって、理解を深めてもらいます。身近な物理現象や最先端技術との関連にも言及します。火曜・金曜の５・６時限に講義、金曜７・８時限に演習を行ないます。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	本講義の目的と概要、ならびに真空中の電磁気学の復習	真空中の電磁気学に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第2回	導体と絶縁体（誘電体）、導体の電場と静電誘導	導体の電場に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第3回	導体中の静電遮蔽、電気伝導の電子論	物質中の電気伝導に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第4回	ホール効果、熱電気現象（ペルティエ効果、ゼーベック効果、トムソン効果）	ホール効果・熱電気現象に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第5回	誘電体の基礎（電気双極子、電気分極、電気感受率、常誘電体と強誘電体など）	誘電体の基礎に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第6回	誘電体の電場（分極電場、分極電荷、真電荷、反電場、局所電場）	誘電体の諸性質に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第7回	誘電体のガウスの法則、誘電体境界面での電場	誘電体のガウスの法則に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第8回	誘電体のエネルギー、準定常電場に対する誘電体の応答	誘電応答に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第9回	磁性体の基礎（磁気モーメント、磁場、磁化、磁化率、常磁性体と強磁性体など）	磁性体の基礎に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第10回	磁性体の磁場、磁性体のガウスの法則とアンペールの法則	磁性体の磁場に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第11回	磁性体境界面での磁場、磁性体のエネルギー	磁性体に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第12回	常磁性体と強磁性体のミクロな性質	常磁性体と強磁性体に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第13回	反磁性体の磁場と基本法則、超伝導体の性質	反磁性体・超伝導体に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）
第14回	物質中の電磁誘導、マクスウェル・アンペールの法則、マクスウェル方程式	物質中の電磁誘導に関する演習問題（講義の進行状況により変更の可能性あり）

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

中山正敏 "物質の電磁気学" 岩波書店

参考書、講義資料等

中山正敏 "物質の電磁気学" 岩波書店
村上修一 "物質中の電場と磁場" 共立出版

成績評価の方法及び基準

期末試験と演習

履修の条件・注意事項

なし