情報 電磁気学I 3年・通年・必修・履修2単位
担当教員 服部 綾佳、澤畠 淳二 連絡先 
講義の概要 静電場(静電界)についての理解を深めることを目的とし、おもにCoulomb(クーロン)の法則とGauss(ガウス)の法則を中心にして説明を行う。
到達目標 1.数学で学習しているベクトルの概念を、具体的な物理量に対応させて利用できるようになること。
2.数学で学習している微分・積分の基礎的部分を、物理現象を解明する手段として応用できるようになるための基礎造りをすること。
3.Coulombの法則とGaussの法則を理解し、これに基づいて具体的な計算ができるようになること。
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
前期 第1週 素粒子と基本粒子、電荷 電子、陽子、中性子、クォークとレプトン
電気素量、電荷の単位、MKSA単位系
 
第2週 Coulombの法則とベクトル Coulombの法則、引力、斥力
座標系、ベクトルの復習と整理
 
第3週 ベクトルの成分と合成 成分、位置ベクトル、合成(成分の和・差)  
第4週 Coulombの法則の計算例(1) 原子のモデルの場合の計算ができる。  
第5週 Coulombの法則の計算例(2) 直線上、平面上に多数電荷がある場合の計算ができる。  
第6週 Coulombの法則の計算例(3) 立体的な配置に多数電荷がある場合の計算ができる。  
第7週 (中間試験)   
第8週 電場(電界) 電場(電界)の意味  
第9週 いろいろな静電場(1) 点電荷による電場の計算ができる。  
第10週 いろいろな静電場(2) 電気双極子による電場の計算ができる。  
第11週 積分 線積分、面積分、体積積分、立体角  
第12週 連続分布する電荷のつくる電場(1) 直線上に一様に分布した電荷による電場の計算ができる。  
第13週 連続分布する電荷のつくる電場(2) 平面上に一様に分布した電荷による電場の計算ができる。  
第14週 連続分布する電荷のつくる電場(3) 球に一様に分布した電荷による電場の計算ができる。  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習  
後期 第1週 内積(スカラ積)と外積(ベクトル積) 内積(スカラ積)と外積(ベクトル積)の定義を把握する。基礎の公式を証明できる。  
第2週 電気力線 電気力線の定義を把握する。  
第3週 Gaussの法則(1) Gaussの法則の導出を理解する。  
第4週 Gaussの法則の計算例(1) 球対称分布した電荷による電場の計算ができる。  
第5週 Gaussの法則の計算例(2) 無限に長い直線・円筒表面・円柱内に一様に分布した電荷による電場の場合の計算ができる。  
第6週 Gaussの法則の計算例(3) 無限に広い平面上に一様に分布した電荷による電場の計算ができる。  
第7週 (中間試験)   
第8週 保存力の条件、渦無しの条件(法則) 保存力とはどういうものか学び、渦無しの条件(法則)を理解する。  
第9週 静電ポテンシャル・電位 静電ポテンシャル・電位、等電位面の定義を把握する。  
第10週 静電ポテンシャル・電位の計算例 いろいろな電荷分布についての静電ポテンシャル・電位を計算できる。  
第11週 電位の傾き 電位の傾きと電場(電界)の関係を理解する。  
第12週 電位の傾きの計算例 電位を用いて電場(電界)を計算できる。  
第13週 静電エネルギー 静電エネルギーの定義を把握する。  
第14週 電気双極子 電気双極子についての計算ができる。  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習  
学習教育目標 Aに対応 達成項目本科イ)に対応 JABEE認定基準
教科書・参考書 教科書 : 柴田尚志著「例題と演習で学ぶ電磁気学」(森北出版)
参考書 : 長岡洋介著「電磁気学Ⅰ 電場と磁場」(岩波書店)
参考書 : 長岡洋介・丹慶勝市著「例解 電磁気学演習」(岩波書店)
評価方法及び
合格基準
成績の評価は、定期試験の成績80%、および課題・レポートの成績20%で行い、合計の成績が60点以上の者を合格とする。
学生へのメッセージ、
予習・復習について
3年次のうちに、自然現象や工学の問題を、数学の問題の形式で表現することに慣れるように励みましょう。