物理学B(工学(物質))

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
物理学B(工学(物質))
General Physics B
A600310006 2 1 前期授業 理系基礎科目 FLPHY1931-J1 火3 A5-大,オンライン(中百舌鳥キャンパス) 福田 浩昭

オフィスアワー

火曜日11:00~12:30 (場所:B3棟525)

授業目標

本講義では、電磁気学の基礎を学ぶことにより、「物理学AI」や「物理学AII」で学ぶ古典力学だけでは説明できない様々な電磁気現象を、(古典物理学の範囲内で)できる限り、その本質にさかのぼって理解できることを達成目標とする。より具体的には、以下の2つを達成目標として講義を進める。


(1) 静電場、電流と磁場における電磁気現象を定量的に評価し、
定性的な解釈も出来ること。このために、物質の電気的・磁気的性質を、
電磁気学の基本法則から理解する。

(2) 電磁誘導と電磁波に関する電磁気現象を定量的に評価し、
定性的な解釈も出来ること。このために、クーロンの法則など
いくつかの法則を元に、電気・磁気現象を記述するためのより
基本的な基本方程式であるマクスウェル方程式を導き、
その意味するところを理解する。

教科書

1年次に物理学AIで使用した「物理学(三訂版)」小出昭一郎著(裳華房)を引き続いて使用する。

参考書

サーウェイ基礎物理学〈2〉電磁気学 (東京化学同人)

授業時間外の学習(準備学習等について)

予習として教科書の該当部分に目を通し、どのような内容なのかを把握した上で、授業に臨むこと。また、授業終了後は、必ず復習し、講義時に出された提出課題に取り組み、理解を定着させておくこと。

授業の概要

まず、クーロンの法則を基に電場・電位を定義し、電場を記述するガウスの法則を導く。そして、導体・誘電体の電気的性質を説明する。続いて、電流がつくり出す磁場をアンペールの法則として定式化し、磁性体が作る磁場を説明する。更に、電場・磁場が時間的に変化する場合の法則をマクスウェル方程式として定式化し、その物理学的描像を明らかにする。

講義は、オンラインを交えて実施する。

授業計画

第1回 「電場」(4/13 対面式) 準備学習等 教科書p225~p227とp254のコラムを読んでおくこと
第2回 「電場」「ガウスの法則」「電位」(4/20 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p227~p237を読んでおくこと
第3回 「電場」「ガウスの法則」「電位」のまとめ (4/27 対面式) 準備学習等 教科書p253の1,2,3を解いて教科書p393の解答を確認しておくこと
第4回 「導体」「静電容量・キャパシター」「誘電分極」(5/11 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p237~p250を読んでおくこと
第5回 「導体」「静電容量・キャパシター」「誘電分極」のまとめ (5/18 対面式) 準備学習等 教科書p239~p241を理解しておくこと,p253の5(i)~(iii),6,7を解いて教科書p393の解答を確認しておくこと
第6回 「電場のエネルギー」「オームの法則」「ジュール熱」(5/25 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p251~p253,p255~p259を読んでおくこと
第7回 「電場のエネルギー」「オームの法則」「ジュール熱」のまとめ (6/1 対面式) 準備学習等 教科書p253の4,5(iv)を解いて教科書p393の解答を確認しておくこと,教科書p281の1,3,4を解いて教科書p393,p394の解答を確認しておくこと
第8回 「起電力」「キルヒホフの法則」「磁石と磁場」(6/8 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p259~p267を読んでおくこと
第9回 「起電力」「キルヒホフの法則」「磁石と磁場」のまとめ(6/15 対面式) 準備学習等 教科書p281の2,p282の5を解いて教科書p394の解答を確認しておくこと
第10回 「磁性体」「電流が磁場から受ける力」「電流のつくる磁場」(6/22 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p267~p276を読んでおくこと
第11回 「磁性体」「電流が磁場から受ける力」「電流のつくる磁場」のまとめ(6/29 対面式) 準備学習等 教科書p282の6,7を解いて教科書p394の解答を確認しておくこと
第12回 「アンペールの法則」「電磁誘導」「相互誘導と自己誘導」(7/6 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p276~p281,p284~p289を読んでおくこと
第13回 「アンペールの法則」「電磁誘導」「相互誘導と自己誘導」のまとめ(7/13 対面式) 準備学習等 教科書p282の8とp309の1を解いて教科書p394,p395の解答を確認しておくこと
第14回 「交流」「電気振動」「変位電流」「マクスウェルの方程式」「電磁波」「電磁波としての光の反射と屈折」(7/20 非同期型オンライン) 準備学習等 教科書p289~p309を読んでおくこと
第15回 「交流」「電気振動」「変位電流」「マクスウェルの方程式」「電磁波」「電磁波としての光の反射と屈折」のまとめ(7/27 対面式) 準備学習等 教科書p309の2,p310,p311の問題を解いて教科書p395~p397の解答を確認しておくこと
第16回 期末試験(8/3)
"教科書 「物理学(三訂版)」小出昭一郎著(裳華房)の持ち込み可"
教科書への書き込み可、ノートの持ち込み不可
準備学習等

成績評価

授業目標(達成目標)の達成度を試験で評価し、種々の基礎概念のうち、概ね6割以上を理解していると
みなせるものを合格とします。その上で、最終的な成績評価は、下記の評価を基に決定します。
①定期試験(60%)
②提出物(20%)
③小テストによる平常点(20%)