物理学Ⅱ
 Physics II
 担当教員:安達 義也(ADACHI Yoshiya)1, 佐々木 典彦(SASAKI Norihiko)2
 担当教員の所属:1理工学研究科(工学系)数物学分野,2工学部非常勤講師
 開講学年:2年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:高分子・有機材料工学科,化学・バイオ工学科  科目区分:高分子・有機:選択必修科目,化学・バイオ:選択科目(共通) 
【授業の目的】
工学部において,物理学は基本的な科目であり,専門分野の勉強の基礎として重要である。この授業では,とくに,「物理学基礎」を理解しているものとして講義する。工学基礎の立場から電磁気学の基本的な事項を解説する。はじめに,静電気に関する諸現象から始まって,電気回路に関する基礎知識を解説する。また,交流回路および磁性体や,電磁誘導に関する法則などについて解説した後に,マックスウェル方程式を導く。
電磁気学の基本法則であるマクスウエルの方程式の理解を深めることを目的とする。電磁気現象がマックスウエルの方程式で表現される法則に従っていることを理解する。

【授業の到達目標】
1 定常電流の流れていない静電場での電場・電位の法則を理解し,計算できる。【知識・理解】【技能】
2 電流と磁場のあいだの法則を理解し,現象を説明できる。【知識・理解】
3 時間とともに変化する電流や磁場についての法則を理解し,現象を説明できる。【知識・理解】
4 マックスウエルの方程式で表現される法則を理解し,説明できる。【知識・理解】
5 具体的な電磁気現象を数式で表現し,その性質や特徴を定量的に説明できる。【知識・理解】

【授業概要(キーワード)】
点電荷,電場,ガウスの法則,キルヒホフの法則,磁場,ローレンツカ,ビオサバールの法則,アンペールの法則,電磁誘導,交流回路,マックスウエルの方程式

【科目の位置付け】
基盤教育科目「力学の基礎(物理学)」,専門教育科目「物理学基礎」,「物理学I」,「物理学II」の4科目を学ぶことによって,体系化された物理学を理解できる。

【授業計画】
・授業の方法
この授業はA,Bの2クラス開講とし, Aクラスは実力向上を目指して多くの物理現象を扱い, Bクラスは基礎力の充実を目指して扱う物理現象を出来るだけ少なくし,高校で「物理」を学ばなかった学生にも理解できるように丁寧に説明する。クラス分けは学生を2分するように教員が決めて掲示する。レポートの課題はWEB上に公開する。URLは,http://phys.yz.yamagata-u.ac.jp/です.
・日程
1.電場: 点電荷,クーロンの法則,電場・電界,電気力線
2.ガウスの法則,電位: 静電ポテンシャル,電位
3.導体: 静電誘導,表面電荷密度,電気双極子,双極子モーメント
4.静電容量・キャパシター: キャパシタンス,並列接続,直列接続
5.誘電分極・電場のエネルギー: 誘電体,比誘電率,静電場のエネルギー密度
6.オームの法則・ジュール熱と起電力・キルヒホフの法則
7.磁石と磁場・磁性体: 磁極,磁気モーメント,磁場・磁界,磁束密度
8.電流が磁場から受けるカ: ローレンツカ,サイクロトロン運動
9.電流のつくる磁場: ビオサバールの法則,アンペールの法則
10.電磁誘導: 誘導起電力,レンツの法則
11.相互誘導と白己誘導: 相互および自己インダクタンス
12.交流・電気振動: 交流起電力,インピーダンス・同調回路
13.変位電流: 電束電流,電束
14.マクスウェルの方程式: 積分形,微分形,ナブラ
15.試験と解説

【学習の方法】
・受講のあり方
専門基礎科目「物理学基礎」の内容を理解していることが前提であるので,理解が不足している場合は事前に自習しておくこと
・授業時間外学習へのアドバイス
教科書に沿って進めていくので次回の講義の該当箇所を読んでおくこと
講義内容について理解できない点,疑問に思う点を質問できるようにしておくこと

【成績の評価】
・基準
マックスウエルの方程式を理解し,具体的な電磁気現象を数式で表現し,その性質や特徴を定量的に説明できることが合格の基準である。
・方法
期末試験(80点),演習問題のレポート(20点)で評価する。成績評価点60点以上で合格とする。

【テキスト・参考書】
<テキスト>小出昭一郎著,「物理学(三訂版)」,裳華房
<参考書>宮崎・加藤著,「よくわかる電磁気学」,日刊工業新聞社

【その他】
・オフィス・アワー
安達:火曜10:00~12:00

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