学科(専攻)・科目の種別等

 共通専門基礎科目(物理学)
・・・・・・・・・・・・・・・ 		授業コード G17323308 科目コード G173233
授業の方法 講義 単位数 2
期別 後期 曜日・時限 月４
授業科目

物理学Ｃ　電磁気学入門
Physics C : Introduction to Electromagnetics
担当教員 阪田　史郎
履修年次／セメスター １Ｔ情／２セメスター 時間数 ４５時間（２単位） 受入人数  
受講対象 自学部他学科(自研究科他専攻)   　
他学部(他研究科) 　
科目等履修生 可
１Ｔ情
教室等 Ｃ１１
概要 電磁気学の基礎を講義を中心に、前半電気、後半磁気の形で行う。専門での応用可能なレベルに達することを目指し、高校における基礎知識も必要に応じて復習しながら、電磁気学の基本的な原理を理解する上で必要となる数学（ベクトル解析、微分演算子、偏微分方程式など）についても幅広く講義し、理解度を確認し高めるための例題演習も適宜行う。
目的・目標 情報工学、画像工学の基礎としての電磁気学の基本原理を修得し、専門研究での活用を可能にすることを目的とする。専門研究においては、電磁気学で学ぶ多くの法則や現象、定理を様々な形で駆使することが多い。本授業では、これらの多くの法則や現象、定理を、系統的にわかりやすくかつ身近な例を多く盛り込みながら、専門研究においてスムーズに活用ができるように受講生が深く理解できることを目標とする。
授業計画・授業内容 １．ベクトル演算
　−ベクトルの代数演算、ベクトルの内積、ベクトルの外積、微分演算子∇、
　　勾配（gradient）、発散（divergence）、回転（rotation）　

２．クーロンの法則と静電場
　−電荷、帯電帯、クーロンの法則、電界、電気力線、電界の強さと電気力線の密度、　　重ね合せの法則と電界の一般式

３．ガウスの法則、ガウスの定理
　−積分形と微分形のガウスの法則、ガウスの法則とクーロンの法則の関係、積分形　　　と微分形を変換するガウスの定理　

４．静電ポテンシャルと静電エネルギー
　−面積分と線積分を変換するストークスの定理、体積分と面積分を変換するガウスの　　定理、クーロン力と静電ポテンシャル

５．ポアソンの方程式とラプラスの方程式
　−電界と静電ポテンシャルの関係から導かれるポアソンの方程式、電荷密度が０の時　　のラプラスの方程式、導体と絶縁体と半導体

６．コンデンサーと誘電体
　−電荷と電気容量と静電ポテンシャルの関係、ファラデーの発見による誘電体の性　　　質、コンデンサの直列接続　　と並列接続

７．定常電流（１）
　−電荷の移動と定常電流、オームの法則、キルヒホッフの第一法則（接点の法則）と
　　第二法則（閉回路の法則）

８．定常電流（２）
　−電気伝導の自由電子模型、ジュールの法則とジュール熱、抵抗の直列接続と並列接　　続、電気の総復習

９．静磁場と電流（１）
　−磁場中の電流に働くアンペールの力、運動する家電粒子に働くローレンツ力、電流　　が作る磁界

１０．静磁場と電流（２）
　−ビオ・サバールの法則、直線電流・円電流・ソレノイドが作る磁界、磁気双極子、　　ホール効果

１１．ベクトルポテンシャル、アンペールの法則
　−ベクトルポテンシャルの導入と微分形と積分形のアンペールの法則、微分形と積分　　形の磁界に関するガウスの法則

１２．電磁誘導、ファラデーの法則
　−磁束と磁束密度、微分形と積分形のファラデーの電磁誘導の法則、誘導電流とロー　　レンツ力

１３．インダクタンス
　−自己誘導と自己インダクタンス、相互誘導と相互インダクタンス、静磁場のエネル　　ギー

１４．磁性体
　−物質の磁化と磁化電流、物質中の積分形のアンペールの法則、強磁性体と超電導　　　体、ヒステリシス現象とヒステリシス曲線、電磁場の対称性

１５．マクスウェルの方程式と電磁波
　−変位電流、アンペール・マクスウェルの法則とマクスウェルの方程式、真空中の電　　磁波と波動方程式、電磁波のエネルギーとポインティングベクトル、磁気の総復習
キーワード ベクトル解析、クーロン法則、ガウス法則、ストークス定理、ラプラス定理、オーム法則、キルヒホッフ法則、ローレンツ力、アンペール法則、ビオ・サバール法則、ホール電流、電磁誘導、マックスウェル電磁方程式
教科書・参考書 教科書・参考書 電磁気学　佐川弘幸・本間道雄
物理学スーパーラーニングシリーズ　シュプリンガーフェアラーク東京
評価方法・基準 試験の成績（電気と磁気で2回行う）と出席率