2023年度/3S02171000 (市大)

【金1】電磁気学とその演習２ <前期>

電磁場が作り出す様々な現象を、時間に依存する場合を中心に、基本方程式系の立場から理解する。

担当教員氏名

西川 裕規

科目ナンバリング

SBEM15301 (市大)

授業管轄部署

理学部

授業形態

混合

開講キャンパス

杉本

開講区分

週間授業

配当年次

3年 (市大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (市大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

基礎物理学Ⅱ、基礎物理学Ⅱ－A、電磁気学とその演習１で学んだ電磁気学の理論体系を具体的な課題に適用することによって電磁気学の理解をさらに深めるとともに、応用力を養いその結果として具体的な問題が解けることが到達目標である。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	基礎方程式と一般論：基礎方程式、電磁双対性、電磁エネルギー・運動量とその演習	事前学習としてベクトル場の回転や発散の物理的意味を復習しておくこと。事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第2回	基礎方程式と一般論：境界条件とその演習（ベクトルガウスの定理等と境界条件別導出）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第3回	基礎方程式と一般論：場の鏡面対称、反対称変換とその演習（場の各種微分の変換則の導出）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第4回	基礎方程式と一般論：基礎方程式の解法、解の積分表示（キルヒホッフの積分表示、ラブの等価定理）とその演習（グリーンの定理と遅延グリーン関数の導出）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第5回	基礎方程式と一般論：解の積分表示の性質、放射条件とその演習（積分表示の積分方程式としての性質、遅延グリーン関数の遠方での振舞）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第6回	放射その１：波動帯における電磁場と放射電力（電気双極子放射、磁気双極子、電気四重極子放射）とその演習（電磁波のレーリー散乱等）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第7回	電磁波：電磁波解、電磁波の反射と屈折（スネルの法則）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第8回	電磁波：反射率とインピーダンス、ブリュースター角、全反射（エバネッセント波、グース・ヘンシェンシフト）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第9回	電磁波：導波管、空洞共振器、金属表面インピーダンス	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第10回	電磁波：伝送線（インピーダンス整合、スミス図表とケーリー（メビウス）変換）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第11回	電磁波：バビネの原理（回折）とその応用（自己補対アンテナと虫明関係式）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第12回	放射その２：荷電粒子からの放射（Lienard-Weichertポテンシャル等）とその演習（制動放射、シンクロトロン放射、チェレンコフ放射）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第13回	物質中の電磁場：微視的なマックスウェル方程式の粗視化、線形応答の一般論初歩、クラマース・クローニッヒの関係式	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第14回	物質中の電磁場：分散媒質中の電磁場、複素感受率、エネルギー損失、その他の演習（超伝導体の電磁応答、BEH機構、電磁力学とゲージ原理　等）	事後学習としては授業内容をよく復習し理解すること。
第15回	これまでの授業で特に難解な話題について重点的に説明する。	事前学習として、これまでの授業の疑問点を整理しておくこと。

成績評価方法

上記の到達目標を確認する定期試験ならびに授業時間内の小演習（小テスト形式）およびhomework（時間内に解き切れなかった小テスト問題やレポート課題）の結果で評価する（概ね定期試験７割、小演習＋レポート３割）。 電磁気学の基本法則を応用的に適用でき、基本的な計算を正確に実行できることが合格の最低基準である。

履修上の注意

基礎物理学Ｉ、Ⅱ、I－A、Ⅱ－A、電磁気学とその演習１を履修しているのが望ましい。

教科書

特定の教科書は使用しない。

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参考文献

電磁気学の基礎　2、太田 浩一  (著)、東京大学出版会

量子電磁力学を学ぶための電磁気学入門 、高橋 康 （著）,柏 太郎 （解説）、講談社 電波伝送工学 、安達 三郎 (著), 米山 務 (著)、コロナ社 基礎電磁波―マクスウェル方程式から幾何光学まで、徳丸 仁  (著)、森北出版 ジャクソン電磁気学　下、J.D. ジャクソン (著),  西田 稔 (翻訳)、吉岡書店 その他参考文献は多数ある。受講者からの相談に応じて適宜提示する。

オフィスアワー

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