電磁気学II
准教授・齊藤 隆仁
2単位
目的
電磁気学Iではどのような実験事実があって，それをどうやって法則化していくかということを一通り学んだが，考え方の道筋を直感的に理解するために数学的に厳密な話はしなかった．電荷や磁荷あるいは電流があると，そのまわりにはたとえ物質がない真空状態であっても，空間のゆがみである電場や磁場ができる．電磁気学ではこの電場と磁場といった場を主役にすることで，様々な現象を統一的に理解することができる．この講義では，電場と磁場に焦点を当てて，電気と磁気の複雑な電磁気現象はマクスウェルの方程式というシンプルな式で説明できるという物理の醍醐味を学ぶことを目標とする．
概要
電磁気学における基本法則であるマクスウェルの方程式を正確に記述したい．そのためにまず，ベクトル場の微分·積分を扱えるように数学的準備を行う．その上で，マクスウェルの方程式を最初は積分形で，次に微分形で書き表し，電磁場の性質がこれらの方程式で理解できることを学ぶ．
キーワード
電磁場，マクスウエル方程式，電流
関連科目
注意
課題プリントで毎回問題を指示する．授業の理解・復習のため，積極的に取り組んでほしい． この授業とセットで「力学·電磁気学演習」が開講されており，併せて受講し，電磁気学の演習問題を解いて応用能力を身につけることが望ましい．
目標
| 1. | 電磁気学の諸法則をマクスウェルの方程式で正しく記述できるようにする． |
計画
| 1. | 導入と数学的準備 |
| 2. | スカラー場，ベクトル場の微分 |
| 3. | スカラー場，ベクトル場の積分 |
| 4. | 静電場(電場，ガウスの法則) |
| 5. | 静電ポテンシャルの性質 |
| 6. | 電気双極子の性質 |
| 7. | 誘電体中の静電場 |
| 8. | 定常電流(電流の保存則，オームの法則と起電力) |
| 9. | 静磁場(エルステッドの発見とアンペールの法則，ビオ-サバールの法則) |
| 10. | 磁場内の電流に働く力(アンペールの力，ローレンツ力，磁荷に作用する力) |
| 11. | 磁性体と変位電流 |
| 12. | 電磁誘導の法則 |
| 13. | 交流回路 |
| 14. | 電磁気学の基本法則 |
| 15. | 総括授業 |
評価
授業中に提出する課題プリントによる平常点と，期末試験(持ち込み不可)の合計により評価を行う．
再評価
原則として行わない．
教科書
砂川重信著「電磁気学の考え方」(岩波書店)
連絡先
齊藤(総合科学部3号館1N08, 088-656-7232, saito@ias.tokushima-u.ac(no-spam).jp)
- オフィスアワー: (後期)金曜日 12∼13時