電磁気学基礎

Fundamentals of Electromagnetism

専門教育科目

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工学部

1年

HETBL1MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

(Fall semester)

豊田 紀章

工学研究科

日本語

目標9

随時, B608室

ntoyoda@eng.u-hyogo.ac.jp

2◎／3◎／4◎

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【講義目的】電磁気学は、巨視的電磁現象を統一的に説明する理論体系で、物理学、工学を支える基本理論の一つであり、具体的に言えば、電気回路や各種の電子回路、電磁波関連の基礎である。電気系の技術をよりよく理解し、習得するためには電磁気学の体系的な理解が不可欠である。本講義の目的は電磁気学の基礎を作ることであり、電磁気学の入り口である静電界、電荷、電界、電位、などの基礎的な事柄について講義する。また、電磁気学は数学的な取扱いが必要になるので、講義に必要な範囲のベクトル算法の基礎を習得する。

【到達目標】
 電磁気学の基礎的事項の習得を目標とする。
1）ベクトル解析の基礎を理解し、電磁気学に必要なベクトルの計算を行うことができる。
2) 静電界を中心とした電磁気学の基本理論を理解し、電界、電位、静電容量などの計算を行うことができる。

【講義内容】本講義では静電界を出発点として、初歩的な電磁気学の現象の物理的意味の把握、および定量的な扱いの修得を目指す。

【授業計画】
１．電磁気学とはなにか
２．電磁気学で使われる単位
３．スカラー量とベクトル量
４．ベクトルの四則演算
５．ベクトルの微分演算、電磁気学で使われる座標系
６．これまでの講義内容に関するまとめ
７．クーロンの法則、位置ベクトル
８．電荷と電界
９．重ねの理，複数個の電荷が存在するときの電界、電気力線
１０．電荷の分布（点電荷，線電荷、面電荷、体積電荷）と対称性
１１．ベクトル量の面積分、閉曲面と開曲面
１２．ガウスの法則の基礎
１３．任意閉曲面におけるガウスの法則
１４．電位と線積分
１５．静電誘導、導体を含む系の電界と電位
定期試験

「ベクトル解析の基礎から学ぶ電磁気学」 浜松 芳夫著、森北出版

「電気磁気学」 松本 聡著、裳華房
このほかにも図書室で電磁気学の参考書を参考にして練習問題を数多く行うこと。

【予習】教科書、参考書の事前読み込み[2h x 15回]
【復習】小テストを中心とした問題の解法読み直し、教科書の復習[2h x 15回]

講義中に小テストを行う。オンラインでの解答入力を行い、解答状況を確認しながら問題の解法の教示を行う予定。

【成績評価の基準】ベクトル解析、静電界を中心とした電磁気学の基本理論を習得し、講義目的・到達目標に記載する能力の到達度に基づき、S(90点以上)、A（80点以上）、B(70点以上)、C(60点以上)による成績評価の上、単位を付与する。

【成績評価の方法】受講態度による評価（30%）、総合演習の評価（30%）、定期試験（40%）で総合評価する。

小テストや演習問題は講義時間内に解説する。ユニバーサルパスポートを使用する場合もある。総合演習の結果については、講義中にフィードバックし、理解を深めるようにする。定期試験は、全体的な講評を、ユニバーサルパスポートを使って示す。

該当しない。