Execises in Electromagnetism II

開講年度

2025Year

開講学期

First Semester

科目名

Execises in Electromagnetism II

授業種別

Practice

科目名（英語）

Execises in Electromagnetism II

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A0400108 Execises in Electromagnetism II

担当教員

HONDA Tohru

単位数

1.0Credits

曜日時限

Tue.5Period

キャンパス

Shinjuku Campus

教室

A-0815教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 0 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 80 ％
3 汎用的問題解決力の修得 20 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

電気力および磁力について理解し、ベクトルを用いた計算ができる。また、電界強度、電位、磁界強度および磁束の概念について理解し、計算することができる。

受講にあたっての前提条件

電磁気学Ⅱと平行して進めます。セットで受講するのが望ましい。

授業の方法とねらい

電磁気学は応用物理学の要となる科目である。電磁気学演習IIでは、電磁気学IIの授業と連動して、主要な電磁気現象の内容と基礎となる法則についてイメージの把握と数式による表現ができるようになることが目標である。特に解答作成方法にこだわります。
問題を解いてみないと、電磁気学の理解はすすみません。頑張って勉強していきましょう。

AL・ICT活用

Support for self-learning using ICT

第1回

授業形態

対面

事前学習

電磁気学Iで学習した「静電気」の概念を元に、電荷の時間変化に基づく諸現象を扱います。電磁気学Iの復習をしっかりしておくこと。

3時間

授業内容

電流により生じる誘磁界

　電流の概念、電流により生じる磁力と誘磁界(磁束密度)についてエルステッドの実験結果より学習します。アンペア右ねじの法則とベクトル積の計算をします。演習解答の書き方について復習します。

事後学習・事前学習

３次元直交座標におけるベクトルの表現、ベクトル積(外積)について教科書例題を使って確認してください。

3時間

第2回

授業形態

対面

授業内容

ビオ・サバールの法則

　電流と磁力の磁界および磁束密度を介した関係を説明します。また、電流素の概念、電流素により生じる微小磁束密度についてビオ・サバールの法則について学習します。その応用である円形ループ状電流，直線状電流による誘磁界の計算を演習します。

事後学習・事前学習

電磁気学Iで学習した電荷と電界、電束密度および電気力の関係と対比させて教科書例題を用いて復習してください。

3時間

第3回

授業形態

対面

授業内容

アンペアの周回積分の法則

　アンペア周回積分の法則、変位電流の概念、拡張したアンペア周回積分の法則について学習する。循環の概念、渦量のとる扱いについて演習する。

事後学習・事前学習

アンペア周回積分の法則について、教科書例題を解いて理解を深めてください。
　ベクトル積の計算と物理量の関係について教科書例題を用いて復習すること。

3時間

第4回

授業形態

対面

授業内容

アンペアの法則(微分形)

　微小閉ループについての結果よりアンペアの法則(微分形)を説明する。この結果と循環の概念との対応およびストークスの定理について演習問題を解いてみます。

事後学習・事前学習

ストークスの定理をしっかり復習しておくこと。フレミング左手の法則について復習しておいてください。

3時間

第5回

授業形態

対面

授業内容

電流に働く力

　磁界・磁束密度中の電流に働く力を、フレミング左手の法則に基づいて説明する。この結果を利用して、電荷の受ける力を演習する。(ローレンツ力)

事後学習・事前学習

3次元空間における電流と磁束密度および磁力がベクトル積の関係であることをしっかり復習してください。また、次回は、電位と電解の関係式を用いるので、電磁気学Iを復習してください。ストークスの定理も使用するので、復習してください。

3時間

第6回

授業形態

対面

授業内容

電磁誘導の法則

　電流により生じる磁力は、磁力を与えると電気エネルギーが取り出せるのか？ファラデーの実験を踏まえて電磁誘導の法則を学習する。電位と電解の関係式およびストークスの定理を利用して電磁誘導の法則(微分形)について教科書問題を利用して演習する。

事後学習・事前学習

電磁誘導の法則は、電界と磁界間の重要な関係式です。しっかり復習してください。次回は、電荷と電界、電束密度と対比して授業を進めるので、電磁気学Iを復習してください。

3時間

第7回

授業形態

対面

授業内容

磁界に関するガウスの法則

　磁力のもう一つの側面、磁荷について、電荷と電界、電束密度と対比して考える。磁力線、磁束を考え、磁界に関するガウスの法則を演習する。

事後学習・事前学習

誘電体の復習をしてください。特に、誘電率、比誘電率について確認しておくこと。

3時間

第8回

授業形態

対面

授業内容

磁性体

　透磁率について、誘電率、比誘電率と比較して学習する。磁性体，磁化ベクトル，強磁性体とその応用について学習する。

事後学習・事前学習

応用に関する部分、磁気回路，磁気回路のオームの法則，円環コイルの磁界についても教科書を読んでおくこと。

3時間

第9回

授業形態

対面

授業内容

電磁誘導とインダクタンス

　電磁誘導に伴う自己誘導、２つのコイル間に生じる相互誘導インダクタンス、結合係数について演習する。

事後学習・事前学習

指数関数の微分方程式について復習しておいてください。

3時間

第10回

授業形態

対面

授業内容

交流とインピーダンス

　コンデンサおよびコイルの正弦波中インピーダンスについて、電磁気の側面から演習する。

事後学習・事前学習

電位と電界の関係式および電束についてのガウスの法則を用いるので復習しておいてください。

3時間

第11回

授業形態

対面

授業内容

静電界と静磁界の屈折

　境界面を有する２つの物質について、静電界，磁性体の境界における条件式について演習する。電界および磁界の屈折について理解する。

事後学習・事前学習

境界面における成分分け(面内方向、法線方向)について注意しながら復習してください。また、次週は、電磁気学のまとめに近づきます。電束についてのガウスの法則、磁束についてのガウスの法則、拡張したアンペア周回積分の法則および電磁誘導の法則について再度復習してください。また、オームの法則も使用します。

3時間

第12回

授業形態

対面

授業内容

電磁界の基礎方程式

　均一媒体中について束についてのガウスの法則、磁束についてのガウスの法則、拡張したアンペア周回積分の法則および電磁誘導の法則からMaxwell方程式について学習する。ベクトル微分演算子とMaxwell方程式のベクトル積およびオームの法則から、電界および磁界の波動方程式を用いた演習を行う。

事後学習・事前学習

電磁界の波動方程式を学習したが、一般的な波の波動方程式を調べてみてください。

3時間

第13回

授業形態

対面

授業内容

平面波の伝搬

　電磁界の波動方程式より、光速と誘電率・透磁率の関係、エネルギーの流れ(ポインチング・ベクトル)について演習する。

事後学習・事前学習

総まとめとなるので、ノートをもう一度見返してください。各章例題により理解を確認すること。章末の問題にもチャレンジしてください。

3時間

第14回

授業形態

対面

授業内容

期末テスト

事後学習・事前学習

期末試験に向けて、まず、ノートを確認してください。各章例題により理解を確認すること。章末の問題にもチャレンジしてください。

3時間

第15回

授業形態

対面

授業内容

学習内容の振り返り

事後学習

ノートを中心に学習内容を確認してください。

3時間

成績評価の方法

各回に行う演習(50%)と期末テスト(50%)により評価する。演習を行うことがとても大事なので、演習参加率80%を単位習得条件とする。

受講生へのフィードバック方法

KU-LMS上で行います。

教科書

「電磁気学ノート」長嶋秀世・伊藤稔(サイエンス社)

参考書

「電磁気学」末松安晴(共立出版)

オフィスアワー

水曜日15時30分から16時30分まで、八王子5号館806号室。
e-mail: ct11761@ns.kogakuin.ac.jpでアポイントを取ると確実です。

受講生へのメッセージ

電気磁気学は重要な基礎科目であるので予習・復習を確実に実行してください。その週の内容はその週のうちに理解することを心がけてください。数学、物理の過去の勉強がものをいいます。板書は詳しく書くので、ノートでしっかり復習をしてください。

実務家担当科目

Not applicable

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

Not applicable

その他の資格・認定プログラムとの関連

Syllabus data