単位数: 1. 担当教員: 中山 洋平. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-ELM202J.
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この科目では、Google Classroomを使用して講義・演習資料と講義情報を発信します。
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
Aクラス：金曜日 3講時：担当教員 西山 大樹、松田 信幸
Bクラス：月曜日 2講時：担当教員 金子 俊郎、佐々木 渉太
Cクラス：金曜日 2講時：担当教員 中山 洋平
Dクラス：金曜日 2講時：担当教員 津田 理、長崎 陽
１．目的
電子情報システム・応物系関連工学を学ぶ者にとって基礎的かつ必須的な科目の電磁気学の講義内容にそって, 基礎的問題から応用的具体例についての練習問題を扱い, 実際に各自に毎時間解かせる.これにより, 講義内容の理解を確実にし, 深めるとともに応用力の養成を図る.
２．概要
電磁気学基礎論で講義する内容（ベクトル解析, 真空中の静電界, 真空中の静磁界，静電界・静磁界に対するマクスウェルの方程式の導出，平面電磁波）にそって, 基礎的問題から応用的問題を解く．
３．達成目標等
この授業では以下の能力を習得することを目標とする．
・界（場）（ベクトル界，スカラー界）の概念を理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・真空中の静電界，及び静磁界を求める方法を理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・ガウスの法則，及びアンペアの周回積分の法則からマクスウェルの方程式の積分形と微分形を求める過程と平面電磁波の基礎を理解し, 基礎的問題から応用的問題までを解くことができる．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Objective
Students solve basic questions and practice questions about the applied specific example along the contents of the class of Electromagnetics which is the basic and required subject for persons learning the electrical engineering, communication engineering, electronic engineering, and information engineering. Students can certainly and deeply understand the contents of the class, and obtain the applied skill in this class.
2. Outline
Students solve basic questions and applied questions along the contents of the class of Electromagnetics (the vector analysis, the static electric field and the static magnetic field in vacuum, derivation of the Maxwell’s equations of the static electric field and the static magnetic field, electromagnetic plane wave).
3. Goal
This class is targeting to learn the following abilities:
・To understand the concept of the field such as vector field and scalar field and to solve the basic question.
・To understand the method for obtaining the static electric field and the static magnetic field in vacuum, and to solve the basic question.
・To understand the process of deriving the integral and differential forms of Maxwell’s equation from Gauss’s law and Ampere’s circuital law, and the basic of the electromagnetic plain wave, and to solve the basic and applied questions.
この授業は数学物理学演習で学ぶベクトル解析，偏微分の知識が必要である．演習問題を自ら解くことが最も重要であるので, 毎回課された問題をその場で解き結果を提出させる. また, 解けなかった問題については, レポートとして提出してもらうこともあるので, 必要ならば演習書を利用して十分に自習すること．
Knowledge of the vector analysis and the partial differentiation learned in the class of “Seminar on Mathematics and Physics” is required in this class. Since students need to solve exercise questions on your own, students should solve the exercise questions and hand in the results each time.
Since students should hand in the unsolved questions as a report, students learn by themselves using reference books, if necessary.
１．ベクトル解析：スカラーとベクトル
２．ベクトル解析：内積と外積
３．ベクトル解析：ベクトルの微分・積分
４．真空中の静電界：クーロンの法則，電界の概念と定義
５．真空中の静電界：電位（スカラーポテンシャル）
６．真空中の静電界：ガウスの法則Ⅰ
７．真空中の静電界：ガウスの法則Ⅱ
８．真空中の静電界：コンデンサーと静電エネルギー
９．真空中の静電界：定常電流
10．真空中の静磁界：磁界の概念と定義
11．アンペアの周回積分の法則
12．ビオ・サバールの法則
13．電磁誘導の法則
14．変位電流とMaxwell方程式
15．真空中の平面電磁波
1. Vector analysis：Scalar and vector
2. Vector analysis：Inner product and outer product
3. Vector analysis：Differentiation and integral of vector
4. Static electric field in a vacuum：Coulomb’s law, Concept and definition of electric field
5. Static electric field in a vacuum：Electric potential
6. Static electric field in a vacuum：Gauss’s law I
7. Static electric field in a vacuum：Gauss’s law II
8. Static electric field in a vacuum：Capacitor and electrostatic energy
9. Static electric field in a vacuum：Steady-state current
10. Static magnetic field in a vacuum：Concept and definition of magnetic field
11. Ampere's circuital integral law
12. Biot-Savart law
13. Electromagnetic induction law
14. Displacement current and Maxwell’s equation
15. Electromagnetic plane wave
予習：シラバスの項目について教科書・参考書の対応箇所を読み，理解できる部分と理解できない部分を明確にしておく．
復習：教科書・参考書を読み直したり，講義ノートを整理したりすることで，講義・演習の内容をよく理解する．レポート課題に取り組む．
Preparation: Students should read a related part of the textbook before the lecture and clarify the points which you do not understand well.
Review: You should read the textbook again and the reorganize your lecture notes to fully understand what you have learned. Do homework when it is assigned.
授業への出席、レポート提出, 授業中の小テスト等を総合して評価する．
Evaluation is performed comprehensively based on result of the attendance at class, submission of the report, and mini-exam during the class.