物理学Ⅱ
 Physics II
 担当教員:西山 宏昭(NISHIYAMA Hiroaki)
 担当教員の所属:理工学研究科(工学系)機械システム工学分野
 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:機械システム工学科  科目区分:専門基礎科目・選択必修(機械システム工学科) 
【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】
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。 電流と磁場のあいだの法則を理解し,現象を説明できる。 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。 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。 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。(DP7,DP9)(機械システム工学科の学習・教育目標におけるA, Fに対応する)

【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】
機械工学の基礎能力をつける科目・機械システム工学科の学習・教育目標におけるAとFに対応する.[CP1]

【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。
・日程
静電場
1.クーロン力,点電荷,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,導体: 静電誘導
3.導体,静電誘導,双極子モーメント
4.静電容量
5.静電容量,誘電分極,静電場のエネルギー
電流と磁場
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,磁場,ローレンツ力,フレミングの法則
8.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
9.電磁誘導: 誘導起電力,レンツの法則
電磁誘導
10.相互誘導と白己誘導: 相互および自己インダクタンス
11.交流・電気振動: 交流起電力,インピーダンス・同調回路
12.変位電流: 電束電流,電束
13.マクスウェルの方程式
14.まとめと演習
15.試験と解説

【学習の方法】
・受講のあり方
指定教科書と補助テキストを持参すること.
また、講義に出席し、話を良く聞き、疑問点は積極的に質問すること。
・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,演習問題のレポートで評価する。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】
・学生へのメッセージ
電磁気学は例えば光学の基盤であるなど,多様な学問や技術分野へのつながりがあります.最先端の光学分野では電磁気学に基づいて,映画で出て来るいわゆる「透明マント」のような特殊は光操作なども議論されています.
・オフィス・アワー
質問等がある場合は、金曜10:00~12:00に7号館219号室にて、

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