電磁気学

  [ GB11404 ]
Electromagnetics
対象:2学年 開設学期:春AB 曜日・時限:木1・2 単位数:2単位
担当教員:安永守利, 金澤健治

概要

情報機器の多く(コンピュータ,携帯電話,オーディオ・ビデオ機器など)は電気や磁気の物理現象を利用している.本講義では情報機器の物理的な原理を理解する上で必要な電磁気学の基礎について演習を交えて解説する.

学習・教育目標

  1. 電気・情報関係の学科において1〜2年生で講義されている標準的な電磁気学の内容が理解できる(第1〜10週) .
  2. 電磁気学の基本的な演習問題が解ける(第1〜10週).

キーワード

電界(電場),電荷,電位,磁界(磁場),キャパシタンス(コンデンサ),インダクタンス,マクスウェル方程式

Keywords

Electric Field, Electric Charge, Electric Potential,Capacitance,(Condenser),Inductance,Maxwell's equations

時間割

講義内容/理解すべき項目
第1週電荷と電場
電荷,クーロンの法則,電荷と力,電場と電気力線,点電荷による電場,電気双極子・線電荷・面電荷による電場,問題演習
第2週ガウスの法則
クーロンの法則とガウスの法則,電束と電束密度,ガウスの法則,ガウスの法則の応用(円筒対称・平面対称・球対称の場合),問題演習
第3週電位
電位と等電位面,電場と電位,点電荷による電位,電気双極子・連続的な電荷分布による電位,問題演習
第4週電気容量
キャパシターと電気容量,電気容量の計算,キャパシターの並列接続と直列接続,誘電体を含むキャパシター,誘電体とガウスの法則,問題演習
第5週電流と抵抗
電流,電流密度,抵抗と抵抗率,オームの法則,問題演習
第6週磁場
磁場,荷電粒子の運動,電流に働く磁気力,磁気双極子モーメント,問題演習
第7週電流が作る磁場
電流が作る磁場,平行な導線間に働く力,アンペールの法則,問題演習
第8週電磁誘導とインダクタンス
ファラデーの電磁誘導の法則,レンツの法則,自己インダクタンス,相互インダクタンス,問題演習
第9週マクスウエルの方程式
変位電流,マクスウエルの方程式,問題演習
第10週電磁波
電磁波,波動方程式,電磁波の伝搬・反射・屈折,問題演習

教材

「物理学の基礎[3]電磁気学」(野崎光昭訳[ハリディ,レスニック,ウオーカー著],培風館)を予定.
各週のテーマに合わせて資料を配布する.

参考書籍

「電磁気学」(石井良博著,コロナ社)
「電子情報通信レクチャーシリーズ:電磁気学」(後藤尚久著,コロナ社)
「電磁気学入門」(岡崎誠著,裳華房)
「なっとくする電磁気学」(後藤尚久著,講談社)
「電磁気学演習」(平沢一紘,根本承次郎,安永守利著,培風館)等

予備知識・前提条件

高校の物理の知識を習得していることが望ましいが,習得していない学生にも理解できるように配慮する.

成績評価

期末試験の成績に出席点(演習結果等)も加えて総合的に評価する.

教員メールアドレス

安永守利:yasunaga [AT] cs.tsukuba.ac.jp
金澤健治:kanazawa [AT] cs.tsukuba.ac.jp
[AT] は (AT)と読み替える

講義のWebページ

https://manaba.tsukuba.ac.jp/

オフィスアワー

安永守利:金曜4,5時限 総B棟1106(または総B棟1123)