到達目標
1.マクスウェル方程式を理解し、説明できること。
2.真空と物質における電場と磁場に関する表式を理解し、説明できること。
3.波動方程式を導出し、説明できること。
4.微視的と巨視的なマックスウェル方程式との関係を理解し、説明できること。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1 | マクスウェルの方程式を理解し、説明できる。 | マクスウェルの方程式を理解できる。 | マクスウェルの方程式を理解できない。 |
評価項目2 | 真空と物質における電場と磁場に関する表式を理解し、説明できる。 | 真空と物質における電場に関する表式を理解できる。 | 真空と物質における電場に関する表式を理解できない。 |
評価項目3 | 波動方程式を導出し、説明できる。 | 波動方程式を導出できる。 | 波動方程式を導出できない。 |
評価項目4 | 微視的と巨視的なマックスウェル方程式との関係を理解し、説明できる。 | 微視的と巨視的なマックスウェル方程式との関係を理解できる。 | 微視的と巨視的なマックスウェル方程式との関係を理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電磁気現象を定量的に表したマックスウェル方程式を理解し、その方程式を活用するための基礎的方法を学ぶ。
授業の進め方・方法:
古典電磁気学の世界的な標準テキストである、J.D.Jackson (University of California, Berkeley), Classical Electrodynamics (3rd Edition)の主要な内容を輪読し、電磁気学の本質について理解を深める。事前に英文資料を配布するので、受講者は必ず内容を予習すること。
注意点:
本科目は2022年度以降入学の1、2年生を受講対象とする隔年開講科目であり、西暦の奇数年度に開講します。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
Maxwell Equations in Vacuum |
真空中におけるマックスウェル方程式を説明できる。
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2週 |
Maxwell Equations in Macroscopic Media |
物質中における電磁場の関係式とマックスウェル方程式を説明できる。
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3週 |
Electrostatics and the Scalar Potential |
ガウスの法則の微分形を導出でき、スカラーポテンシャルと電場の関係を説明できる。
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4週 |
Poission and Laplace Equations |
ポアソン方程式やラプラス方程式を説明できる。
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5週 |
Electrostatic Potential Energy and Energy Density |
静電エネルギーを説明できる。
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6週 |
Electrostatics of Macroscopic Media, Dielectrics |
電気双極子モーメントの作る電場を説明できる。
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7週 |
Molecular Polarizability and Electric Susceptibility |
電気双極子と誘電体における静電場との関係を説明できる。
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8週 |
Biot and Savart Law
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ビオ・サバ―ルの法則の一般形を導出できる。
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2ndQ |
9週 |
Differential Equations of Magnetostatics and Ampere's Law |
アンペールの法則の一般形を導出できる。
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10週 |
Magnetic Fields of Localized Current Distribution, Magnetic Moment |
磁気双極子モーメントと磁性体における磁場との関係を説明できる。
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11週 |
Magnetic Energy |
磁気エネルギーを説明できる。
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12週 |
Vector and Scalar Potentials |
ベクトルポテンシャルとスカラーポテンシャルを用いてマックスウェル方程式を表せる。
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13週 |
Wave Equation |
マックスウェル方程式から波動方程式を導出できる。
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14週 |
Macroscopic Electromagnetism |
微視的と巨視的なマックスウェル方程式の関係を説明できる。
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15週 |
(期末試験) |
実施しない。
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16週 |
総復習 |
本科目で学んだことの総復習を行う。
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評価割合
| 試験 | 発表 | 課題 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 0 | 30 | 70 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 0 | 30 | 70 | 0 | 0 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |