電磁気学II [S4][対面] ｜シラバス情報

開講年度

2025年度

開講学期

前期

科目名

電磁気学II

授業種別

講義

科目名（英語）

Electromagnetism II

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A0400105 電磁気学II [S4][対面]

担当教員

本田徹

単位数

2.0単位

曜日時限

火曜4限

キャンパス

新宿

教室

A-0815教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 10 ％
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 0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 10 ％

具体的な到達目標

電気力・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、磁界強度、磁束の概念について理解し、計算することができる。マクセル方程式の意味を理解し、この式を用いた計算をすることができる。

受講にあたっての前提条件

物理学Ⅰ、電磁気学Ⅰで学んだ内容を基本とするのでよく復習しておいてほしい。

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IIでは、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。ベクトルの取り扱い(ベクトル解析)の理解が不可欠となるので、この理解も目標である。

AL・ICT活用

e-ラーニング等ICTを活用した自主学習支援

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。また、数学の復習(ベクトル、微分、積分)を欠かさぬように。

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話をします。

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)について復習してください。

2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について説明します。

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復習してください。また、事前学習として以前、物理学で学習した「釣り合いの式」、「慣性モーメント」を復習しておいてください。

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学習する。

事後学習・事前学習

ベクトル積の計算と物理量の関係を復習すること。

2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説明する。

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

2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、電荷の受ける力を学習する。(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。

2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)を導出する。

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。

2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学習する。

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。

2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、結合係数について学習する。

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。

2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、電磁気の側面から学習する。

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。

2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学習する。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導出する。

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。

2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)について学習する。

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

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。

3時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

学習内容の振り返り

事後学習

電磁気の一般的な部分の学習が終わります。ここまでをノートを中心に振り返ってください。

3時間

成績評価の方法

各回に行う小テスト(50%)と期末テスト(50%)により評価する。

受講生へのフィードバック方法

KU-LMSを用います。

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。板書もしくは資料は詳しく書くので、ノートでしっかり復習をしてください。

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

該当なし

その他の資格・認定プログラムとの関連