2.0 単位, 2 年次, 秋AB 木3,4
安永 守利
授業概要
集積回路(IC)やハードディスク,タッチパネルや無線LANなど,我々の身の回りの情報通信機器は,電磁現象を原理として動作している.本講義では,これらの電磁現象の基礎を解説する.講義の前半では,「電荷」からスタートして「電場」,「電位」という場の概念とポテンシャルの概念を解説する.また,これらの現象を利用した応用事例も紹介する.後半では,はじめに磁気現象の本質は電流であることを説明し,「磁場」の概念,および「電磁誘導」等の電流と磁気現象の関係を解説する.また,磁気現象を利用した応用事例も紹介する.最後に,「電場」と「磁場」がマクスウェル方程式としてまとめられることを示し,「電磁波」の導出とその応用事例について言及する.
授業の到達目標(学修成果)
【1】電場と磁場の導出を理解し,“場”という考え方を習得する.
【2】クーロンの法則とガウスの法則の等価性を理解する.また,ガウスの法則を用いた電場計算を習得する.
【3】電場と電位の関係を理解し,電場からの電位計算,電位からの電場計算を習得する.
【4】静電容量とキャパシタンス(コンデンサ)の関係を理解し,静電容量の計算手法を習得する.
【5】電流密度と抵抗率の観点(ミクロな観点)から電流と抵抗を理解し,電流の計算方法を習得する.
【6】メモリLSIやコンデンサなど,情報通信機器に欠くことのできない電子デバイスと【1】~【5】の関係を理解する.
【7】磁荷と電荷の差異を学び,磁場の本質が電流であることを理解する.
【8】ローレンツ力による磁場(磁束密度)の定義を理解し,電流に働く力の計算方法を習得する.
キーワード
電荷, 電場(電界), 電位, 静電容量, キャパシタンス(コンデンサ), 電流, 磁場(磁界), 電磁誘導, インダクタンス, マクスウェル方程式, 電磁波
成績評価方法
2020年度は,manabaによるテスト(小テスト等),および必要に応じて課題(レポート)を課し評価する.
テスト,課題(レポート)の形態・実施法については,履修者の学修の状況を確認しつつ適宜判断する.
評価は,以下の基準で行う(100点満点).
A+ (100-95: Excellent)
A (94-80: Good)
B (79-70: Satisfactory)
C (69-60: Minimal Pass)
D (59- : Poor)
学修時間の割り当て及び授業外における学修方法
次回の授業範囲を予習し,専門用語の意味等を理解しておくこと.
教材・参考文献・配付資料等
以下の1は教科書,2以降は参考書である.
1. 安永守利,「技術者のための電磁気学入門」(コロナ社)
2. 平沢一紘,根本承次郎,安永守利,「電磁気学演習」(培風館)
3. ハリディ,レスニック,ウオーカー(野崎光昭訳),「物理学の基礎[3]電磁気学」(培風館)
4. 後藤尚久,「なっとくする電磁気学」(講談社)