電磁気学I　(Electromagnetics I)

2013年10月3日　

佐藤　源之　東北アジア研究センター（環境科学専攻）

（研究室）　川北合同研究棟213号室　795-6075

sato@cneas.tohoku.ac.jp　http://cobalt.cneas.tohoku.ac.jp/users/sato/newpage9.htm

月曜日8:50-10:20　 (４セメスター)　　機械知能・航空工学科　２年生B2、B3、C1、C2　機4講義室

講義の目的

l   Maxwellの方程式に立脚した体系の理解

l   情報伝達・エネルギー応用・計測などで電磁気を工学的に利用するための物理現象の理解

l   ベクトル数学の実践的応用

l   電磁気学による現象表現と電気回路によるモデル化の理解

教科書：電磁気学の考え方 砂川重信 岩波書店　1993

この教科書では物理学の本質的な「しくみ」と電磁気学の「体系」が詳しく述べられている。体系を明確にするために、真空中に完全導体が置かれた空間の電磁界を扱い、誘電体・磁性体などの物質と電界・磁界の関わり合いについては触れていない。これらは電磁気学の応用の上で重要な事項なのであるが、電磁気学の全体像を理解するうえでは、必ずしも必要ではない。またエネルギー利用など、具体的な工学的応用については説明していない。機械知能・航空工学科の学生の基礎科目としては習得してほしいが教科書では扱わない内容、つまり物質の関係、境界値問題などについては、適宜演習問題等で補足する。

講義予定　（変更の可能性があります。）

1.                            9/30    電磁気学とはどんな学問か　（高校と大学で学ぶ電磁気学の違い）

2.                            10/7    ベクトル数学の復習・近接作用と静電場

3.                            10/21 演習・小テスト

4.                            10/28 近接作用と静電場

5.                            11/11演習・小テスト

6.                            11/18 さらに静電場について

7.                            11/25 さらに静電場について

8.                            12/2    定常電流

9.                            12/9    静磁場

10.                         12/14(土)　静磁場

11.                         12/16 電流にはたらく磁場の力

12.                         1/6      時間的に変動する電場と磁場

13.                         1/20    電磁界の基本法則

14.                         1/27    電磁波

15.                         2/3      電磁波の放射

16.                         2/4      定期試験

講義の進め方、評価について

l  講義内容はWebで公開する。予習を前提として講義を進める。

l  ベクトル数学については十分理解しているものとして講義を進める。

l  毎回指定する演習問題について次週講義開始前にレポートを提出する。レポートは一部採点評価する。

l  必要に応じて授業の始めに、指定した演習問題の中から小テストを行う。小テストは採点し返却する。

l  定期試験の評点にレポート並びに小テストの点数を加算して総合評価する。

参考書について

電磁気学の参考書は数が多く、良い本の選択は難しい。電磁気学の体系を理解するためには、多くの本を拾い読みするより１冊を丹念に読み通すのが良いと思う。それぞれの本が扱う内容に大差はないが説明の良し悪しは大きな差がある。演習問題は自分で解くこと。解答は自分で確認すること。

l  新しい電磁気学　太田昭男　培風館　1994　　　　工学的応用例、演習問題が豊富。

l  電磁気学　I,II V.D.バーガー、M.G.オルソン著、小林、土佐訳　培風館　1992

明快な論理体系で説明しており、応用例、演習問題も豊富。ただし、やや難しい。

l  電磁気学ノート、続電磁気学ノート　藤田広一　1971,1978

判りやすい説明。問題を解く練習には最適だと思う。〔演習シリーズもある〕