2018年度 シラバス情報詳細

●時間割コード
20180022326

●科目区分
理系基礎科目(理系)

●科目名
物理学基礎Ⅱ
●主担当教員名
谷村 省吾

●単位数
2単位

●開講時期
Ⅱ期
火・3
●対象学部
情報学部(自然・コン)



●本授業の目的およびねらい

電磁気学、すなわち電場・磁場の法則と電磁場中の物体の運動に関する法則を学ぶ。場の概念を理解し、比較的簡単な状況において電場や磁場を求め、その物理的意味を吟味できるようになることを目指す。電磁場を記述する数学的道具としてベクトル解析・微分幾何学を習得する。

●履修条件あるいは関連する科目等

力学と微分積分を学んでおくことが望ましい。

●授業内容

主要な項目を列挙しておくが、この順番どおりに講義するとは限らないし、すべての項目を解説するとも限らない。
・電気と磁気の発見
・電荷保存則
・クーロンの法則
・電場を表す微分形式
・保存力の法則と電位
・ガウスの法則と電束
・対称性と電場
・誘電体、導体、絶縁体
・コンデンサーと電気容量
・磁場とローレンツ力
・アンペールの法則
・ファラデイの法則
・マクスウェル方程式と電磁波
・ベクトル解析と微分幾何のまとめ

●成績評価の方法

宿題レポートと定期試験によって成績評価する。
履修取り下げ制度を採用する。

●教科書

とくに指定しない。電磁気学の教科書は多数出版されている。数冊を読み比べて、自分に合ったものを見つけてほしい。推薦したい参考書を挙げておく。

●参考書

1. パーセル「バークレー物理学コース2:電磁気」(丸善)。以前は上下2巻に分かれていたが、2013年に1冊に合本された。物理的洞察の優れた本。
2. 長岡洋介「電磁気学1, 2」(岩波書店, 物理入門コース)
3. 北野正雄「マクスウェル方程式」(サイエンス社)

●注意事項

資料プリントを講義時に配布する。また、資料ファイルを担当教員のウェブページで公開する。

●本授業に関する参照Webページ

http://www.phys.cs.is.nagoya-u.ac.jp/~tanimura/class/index.html

●担当者からの言葉(Webページのみ表示)

電磁気学は、電磁場という抽象的な概念を扱いますが、我々の目に見える光の正体は電磁場の振動です。携帯電話もテレビもGPSも電子レンジも電磁波を利用しています。コンピュータやモーターを作動させているのも電気です。また、歴史的には、電磁気の問題の研究から相対性理論と量子論が生まれました。電磁気学は、基礎物理にも工学的応用にも、今後とも不可欠なものであり続けるでしょう。半年の講義で電磁気学をマスターすることは易しくはありませんが、電磁気学の基本事項は習得できるような講義を提供したいと思っています。また、2018年度からは微分幾何学を使って電磁気場を記述する方法も解説しようと思っています。履修者諸君は、話を聴いただけでわかった気にならないで、計算問題・練習問題を解いて自分の理解を確かめて下さい。

シラバス冊子に挙げなかった参考書:
・ファインマン、レイトン、サンズ(宮島龍興訳)「ファインマン物理学3:電磁気学」(岩波書店)
・砂川重信「電磁気学」(岩波書店、物理テキストシリーズ 4)
・今井功「電磁気学を考える」(サイエンス社)
・太田浩一「電磁気学の基礎 1, 2」(東京大学出版会)


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