電磁気学 I ・同演習 (小田部　エドモンド　荘司) « 電子情報工学科［九州工業大学情報工学部］

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電磁気学 I ・同演習 (小田部　エドモンド　荘司)



  科目名: 電磁気学 I ・同演習 (02)　Electromagnetism I and Its Exercise

  担当教員: 小田部　エドモンド　荘司 (大学院情報工学研究院電子情報工学研究系)　otabe@cse.kyutech.ac.jp

            自然科学科目 必修科目 2単位

            2年 前期 月曜4限目 水曜1限目  1202講義室

授業の概要

電気磁気現象は電子デバイス、情報通信、コンピュータなど、電子情報工学のあらゆる分野における基礎的現象であり、その理解は必要不可欠である。本科目はこの基本的原理を理解させるためのものであり、とくにここでは電磁気学の数学的な記述に必要なベクトル解析について講義する。その後静電界の基本的性質について学び、導体と誘電体の特性について知識を得る。また定常電流が流れる場合の金属に関するオームの法則や電流により生じる磁界について学び、電磁気学の基礎についてマスターする。

カリキュラムにおけるこの授業の位置付け

電磁気学Iは力学や熱力学と並んで物理学の根幹をなす基礎科目であり、これとこれに続く電磁気学IIを修学することによって、波動工学、電子物理、半導体工学などの専門的な科目の履修が可能となる。

授業項目 (授業計画)

(1)　(A.1) ベクトル解析（スカラー積、ベクトル積、微分）
(2)　(A.2) ベクトル解析（勾配、発散、回転）
(3)　(A.3) ベクトル解析（線積分、面積分）
(4)　(A.4) ベクトル解析（ガウスの定理、ストークスの定理）
(5)　(1.1) 真空中の静電界、クーロンの法則、ガウスの法則
(6)　(1.2) 電位、電気力線と等電位面
(7)　(1.3) 電気双極子
(8)　(2.1) 導体の電気的性質
(9)　(2.2) 静電界の特殊解法、鏡像法
(10)　(2.3) 静電誘導
(11)　(3.1) 導体系、電位係数と容量係数
(12)　(3.2) コンデンサ
(13)　(3.3) 静電エネルギー、静電力
(14)　(4.1) 誘電体、電気分極、分極電荷
(15)　(4.2) 電束密度、境界条件
(16)　(4.3) 誘電体の静電エネルギー
(17)　(5.1) 定常電流、オームの法則
(18)　(5.2) 電気抵抗の基礎方程式
(19)　(5.3) 起電力、キルヒホッフの法則
(20)　(6.1) 電流による磁束密度、ビオ・サバールの法則
(21)　(6.2) 電流に働く力、ローレンツ力
(22)　(6.3) アンペールの法則、ベクトルポテンシャル
(23)　(6.4) 磁気双極子、磁荷

各コマで以上の授業を行うが、演習やレポート問題の解答のため、授業計画が多少遅れることがある。

授業の進め方

この講義は、松下・小田部の両教員で行われるが、小田部担当のクラスは再履修クラスとする。講義は基本的に教科書に従って行う。上記の項目を講義した後には例題を解き、演習を行う。例題は内容の理解を助ける目的であり、演習は理解の達成度を評価するために行う。さらに、教科書を予習してもらうことと復習の目的のために、各章ごとに簡単なレポート問題を課す。