300671.xls

Syllabus Id
Subject Id
作成年月日

授業科目名
担当教員名
対象クラス
単位数
必修／選択
開講時期
授業区分
授業形態
実施場所

syl.-100055
sub-102300671
100326新規
電磁気学 II (Electrodynamics)
森井宜治 (MORII Nobuharu)
電子制御工学科４年生
2学修単位（自学自習を含め90時間の学修をもって2単位とする）
必修
前期
基礎能力系
講義 (ハンドアウトを用いて行う講義と，前回講義に関する質問を中心に行う授業とを繰り返す形態をとる．)
電子制御工学科棟2F D4HR

授業の概要(本教科の工学的、社会的あるいは産業的意味)
本授業の主要なテーマはMaxwell方程式である。19C末、Maxwellは電磁気現象に関するそれまでの実験事実、論理的考察を統合して、電場と磁場を統一的に表現する簡潔な方程式として表現した。数学的形式こそ流体力学において発達したVector解析学に依拠したものではあったが、物理的には真空の性質を表現するもので、局所平衡を前提とする流体力学とは根本的に異なる体系となった。ガンマ線、X線、赤外線、可視光線、紫外線、マイクロウェーブ、VHF,UHFと続けば、電磁気学応用の特徴が良くあらわされており、今日の医療技術から照明、記録、計測、通信技術に至るまで、光技術に係る日常生活が大きく電磁気学の技術に支えられていることがわかる。本授業は電磁気学という工学技術の基礎となる理論を紹介し、研究・開発のphaseに活用されている状況について述べる。

準備学習(この授業を受講するときに前提となる知識)
電荷、Coulomb's Law, Gauss' Law、電気双極子、Vectorの内積・外積, Scalar場, Vector場、Potential場、電場、電位、Scalar 場の勾配、Vectorの発散,Vector場の回転、線積分、面積分、体積分，LCR回路、Impedance
Weight◎
学習・教育目標

目標
A
B
C

工学倫理の自覚と多面的考察力の養成
社会要請に応えられる工学基礎学力の養成
工学専門知識の創造的活用能力の養成

DE

国際的な受信・発信能力の養成
産業現場における実務への対応能力と、自覚的に自己研鑽を継続できる能力の養成

B.数学、自然科学、情報技術を応用し、活用する能力を備え、社会の要求に応える姿勢を身につける。

学習・教育目標の達成度検査
1. 該当する学習・教育目標についての達成度検査を、年度末の目標達成度試験を持って行う。
2. プログラム教科目の修得と、目標達成度試験の合格を持って当該する学習・教育目標の達成とする。
3.目標達成度試験の実施要領は別に定める。

授業目標
1.歴史的な実験で得られた現象に関する知見を定性的に把握し、方程式として提示できること。
2.誤りをチェックするために、次元解析の方法を活用できること。
3．数式で表現された事柄から、現象を表現するのに適したグラフ、や表を提示し、その重要性を説明できること
4.方程式の各項の物理的意味を理解し、説明し、応用できること。
5.前回講義の内容について的確な質問ができ，用いられた数式を展開したり,導出したりできること（前年度受講生要望）．
授業計画（プログラム授業は原則としてプログラム教員が自由に参観でますが、参観欄に×印がある回は参観できません。)
メインテーマサブテーマ
回
第1回
前期オリエンテーション, プログラムの学習・教育目標、授業概要・目標、スケジュール、評価方法と基準、等の静電Energy,静電容量,平 説明．静電Energy.仕事、energy、電場のする仕事、電場のEnergy,Capacitanc,誘電率，平行平板Condenser(Capacitor)について議論する．
行平板Condennser
第2回
定常電流
電気伝導の古典論，Ohmic Law,定常電流，過渡応答について議論する．電気抵抗の古典的意味を理解する．
第３回
特殊相対性理論
慣性系、光速普遍の原理、Lorentz 変換．磁束密度が、Coulomb’s fieldのLorentz 変換によって導かれることを示す.
第4回

第5回
第6回
第7回
第8回
第9回
第10回
第11回
第12回

定常電流のつくる磁束密 定常直線電流が作る磁束密度を求め、平行する直線電流間に働く力を求める。
度
Vector Potentialの概念を理解し、静電場と静磁場の数理的対応関係について議論する。 静磁場の Vector potential と Scalar potential の数理的対応関係について議論する
静電場と静磁場の数理 静電場と静磁場の数理的対応関係を用いて、円電流が十分離れた位置に作る磁束的対応関係密度を求め、磁気双極子の概念を理解する．
起電力の発生Lorentz forceにより閉回路中に起電力が発生することを示す。誘導起電力と相互Inductanceの関連を議論する。
Inductance

相互InductanceのLong Solenoid の作る磁束密度を計算し、その自己、相互Inductance を求める。相反定理について議論する。誘導起電力と自己Inductanceの関連を議論する
非定常電流と電荷の保存則から変位電流を議論する。
電荷の保存則真空中の Maxwell 方程 電場と磁束密度の発散、及び回転により電磁気現象がMaxwell方程式として統括され、式と波動方程式
L-C Ladder network における伝搬因子について議論し、Low Pass Filter について理解する。
Maxwell 方程式と電磁場 Maxwell方程式より電磁場のEnergy密度とEnergy流速密度を求める。のEnergy
L-C Ladder network

Maxwell 方程式とPoynting Vector

電磁場のEnergy流速密度であるPoyntig Vector の基本的性質を議論する。

参観300671.xls

第13回
第14回
第15回

平行平板CondenserにおけるPoynting Vectorを計算し、平行平板CondenserのEnergy
平行平板CondenserとPoynting Vector， Long lossを求める。Long Solenoid におけるPoyntig Vectoｒを計算し，Long Solenoid のenergy lossを求める．
Solenoid とPoyntig
PotentialのMaxwell方程 Scalar,Vector Potential についてMaxwall方程式を議論し、電場と磁場の数理的対応式関係が非定常の場合にも成立することを示す。光の諸性質を議論する．
媒質中のMaxwell方程式 磁場，電束密度等媒質中の磁束密度，電場について議論する．

第16回
期末試験
課題 自学自習課題として適宜提出させる
出典：教科書の例題、問題、ハンドアウト
提出期限：出題から1週間後，次回講義実開始時刻まで
提出場所：次回講義実施場所
オフィスアワー：火曜日 16:30～17:15

×評価方法と基準
評価方法：
1.問題となる現象を表現している方程式を記述できるかどうかをレポートと試験で確認する
2.方程式と次元の記述が適切であり、誤りを少なくする方法として次元解析を用いているかどうかを試験で点検する。
3．数式で表現された事柄から、現象を表現するのに適したグラフ、や表を作成し、その重要性を説明できるかどうかをレポートと試験で確認
4.方程式の各項の物理的意味を理解し、説明できるかどうかを、レポートと試験で確認する。
5.方程式を活用して、工学技術上の電磁気学応用例を説得力を持って解説できるかどうか、レポートと試験で確認する。
（1） 試験の結果によって評価（20％）（2） 宿題・Report提出によって評価(70％)（3） 自己評価（10％）
評価基準

教科書等
先修科目

長岡洋介 著 「電磁気学I」，「電磁気学II」（岩波書店）

関連サイトのURL
備考

http://www.eecs.mit.edu/

電磁気学 I

1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観されるプログラム教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。