【授業の目的】
マックスウェル方程式とローレンツ力の式を通して電磁気学の基礎となる方程式を統一的に理解する事が第一の目的である。第二の目的は線形回路の応答を理解する事である。
【授業の到達目標】
1)電磁気学を学ぶための数学(偏微分、重積分、ベクトル解析)の基礎的な計算ができる。【知識・理解】
2)クーロン力、静電場、電位に関する基礎を理解し、計算できる。【知識・理解】
3)導体とコンデンサに関して説明できる。【知識・理解】
4) オームの法則とジュールの法則を電子運動論を基礎にして説明できる。【知識・理解】
5) 定常電流により生成される磁束密度をアンペールの法則やビオ・サバールの法則を使って計算できる。【知識・理解】
6) 磁束密度中を運動している電荷にかかるローレンツ力を計算できる。【知識・理解】
7) ベクトルポテンシャルの概念を説明できる。【知識・理解】
8) 時間的に変動する電場が磁束密度を作り出し、時間的に変動する電場が磁束密度を作り出す事を理解し、定量的に計算できる。【知識・理解】
9) 抵抗、コンデンサ、コイルでできた線形回路の応答を計算できる。【知識・理解】
10) 電磁波に関して初歩的な事を理解し、真空での伝搬速度が光速であることを導ける。【知識・理解】
【授業概要（キーワード）】
マックスウェル方程式、ローレンツ力、線型回路
【学生主体型授業（アクティブラーニング）について】
A-1．ミニッツペーパー、リフレクションペーパー等によって、自分の考えや意見をまとめ、文章を記述し提出する機会がある。：1～25％
C-1．自分の意見をまとめて発表する機会がある。：1～25％
D-1．演習、実習、実験等を行う機会がある。：1～25％
A-2．小レポート等により、事前学習（下調べ、調査等含む）が必要な知識の上に思考力を問う形での文章を記述する機会がある。：1～25％
C-2．事前学習（下調べ、調査等含む）をした上で、プレゼンテーションを行い、互いに質疑応答や議論を行う機会がある。：1～25％
D-2．事前学習（下調べ、調査等含む）で習得した知識等を踏まえて演習、実習、実験等を行う機会がある。：1～25％
【科目の位置付け】
選択したコースカリキュラムの専門的知識を身に付け、その分野の先端的な研究内容を理解し、説明できる能力を身に付けている。詳しくは理学部理学科ディプロマ・ポリシー参照。
【SDGs（持続可能な開発目標）】
04.質の高い教育をみんなに
【授業計画】
・授業の方法
授業では、電磁気学I、電磁気学IIで使用している教科書内の演習問題を解く。扱う問題はWebClassにも掲示する。授業後は解き方のビデオをWebClassに掲載する。授業の時間には学生自ら演習問題を黒板で解く時間も設ける。解いてもらう問題は初回の授業時に割り振る予定である。
・日程
基本的には、電磁気学IIの進度に合わせて演習を行うが、主に行うテーマは以下の通りである。このテーマに沿って授業と演習を15回行う。
1. 電磁気学で使う数学的な基礎
2. クーロン力、電場、電位
3. 導体とコンデンサ、静電エネルギー
4. 電流
5. アンペールの法則とビオ・サバールの法則
6. ローレンツ力
7. ベクトルポテンシャル
8. 電磁誘導
9. インダクタンス
10. 電気回路
11.マックスウェル方程式と電磁場
12.まとめと期末テスト
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
授業中に演習問題を解くので、その物理的意味をちゃんと吟味すること。予習の際に解けなかった問題があった場合には、なぜ自分は問題を解けなかったのかを確実に授業で理解する事。
・授業時間外学習（予習・復習）のアドバイス
・学習の方法
授業は演習問題を解くことを中心に進む。WebClassに掲載した問題について教科書内の解答を参考に予習をし授業に臨むこと。授業後は解き方のビデオをWebClassに掲載するので、復習に使用できる。予習、授業、復習を通し、自分で問題の物理的意味をよく考え理解を整理すること。もし理解できない問題があった場合は、どこがわからないかを明確にし、WebClassのメールや掲示板を使って積極的に質問をすること。
・準備に必要な修学時間の目安
1週間で4時間程度
【成績の評価】
・基準
マックスウェル方程式を理解し、それをある程度使いこなし、電磁気的現象を理解できていれば合格とする。
・方法
期末テスト(100点満点)、レポート(30点未満)、学生による授業中での演習問題の回答(20点未満) の合計点を総合得点とする。
もし総合得点が100点を超えた場合は、総合得点を100点とする。
【テキスト・参考書】
郡司先生が生協を通じて出版する電子書籍(電磁気学I、電磁気学II)内の演習問題を使用する。扱う問題はWebClassにも掲示するが、書籍内の演習問題解答が自習をする上で大変参考になる。
【その他】
・学生へのメッセージ
自分で手を動かしながら考え理解する時間大切にして欲しい。解説を読んだり、授業を見たり、ビデオを見たりすると、その瞬間には理解したように感じるかもしれない。しかし、そこで考えることをやめず、自分で解き直し物理的意味を考える事が非常に大切である。
・オフィス・アワー
渡邉の居室(理学部2号館1階107号室)において対応する。確実に面談したい場合は電子メールで事前にアポイントをとること。対応曜日と時間およびメールアドレスは初回の授業で知らせる。
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