単位数: 1. 担当教員: 山下 太郎, 寺門 信明. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-ELM304J.
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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)
授業にはGoogle Classroomを利用（クラスコード cmbrg6e）
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Ⅰ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Ⅰで講義する内容に沿って, 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．
・真空中の電磁界について、電気双極子、ベクトルポテンシャル、およびビオ・サバールの法則を理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・物質中の静電界および静磁界を求める方法を物理的および数学的に理解し, 基礎的問題を解くことができる.
・時間変化する磁界に対するファラデーの電磁誘導の法則と時間変化する電界に対する変位電流の法則からマクスウェルの方程式を求める過程を理解し, 基礎的問題から応用的問題までを解くことができる．
・マクスウェルの方程式から伝搬する電磁波の解が導かれることを理解し, 基礎的問題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)
Google Classroom will be used. （classcode: cmbrg6e）
1- Purpose
To ensure the understanding of and have practice on the application of the electromagnetism via exercise on various fundamental and applicable problems, following the lecture on electromagnetism I.
2- Overview
To solve fundamental and applicable problems.
3- Achievement target
3-1: To understand and solve the problems on "electromagnetic fields in vacuum", "electric dipole", "vector potential", and "Biot-Savart's law".
3-2: To physically and mathematically understand the processes providing the electrostatic fields and the static magnetic fields in materials, and to solve the related problems.
3-3: To understand the process that the Maxwell's equations can be obtained from the Faraday's law and the Ampere's law, and apply them to fundamental problems.
3-4: To understand the process that the wave equation can be obtained from the Maxwell's equations and apply them to fundamental problems.
この授業はベクトル解析と電磁気学基礎論を履修しておくことが必須である．この授業と同じセメスタに開講される同一コースの電磁気学Ⅰとあわせて履修すること．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を求めることもあるので, 必要ならば演習書を利用して十分に自習すること．
１．真空中の静電界：電気双極子
２．物質中の静電界：誘電体と分極，誘電率
３．物質中の静電界：分極ベクトルと電場および電束密度の関係式
４．物質中の静電界：２種類の誘電体間の境界条件と例題
５．ベクトルポテンシャルとビオ・サバールの法則
６．物質中の静磁界：磁性体と磁気モーメント，磁化ベクトル
７．物質中の静磁界：磁界および磁束密度の関係式と永久磁石
８．物質中の静磁界：２種類の磁性体間の境界条件，磁気回路：磁気抵抗，電気回路との対応関係
９．物質に働く力：仮想変位の方法，マックスウェルの応力
10．電荷に働くローレンツ力及び移動する導体に働くローレンツ力と起電力
11．電磁誘導の法則（ファラデーの法則）とインダクタンス
12．電荷保存の法則：時間変化する電荷と電流
13．準静的（ゆっくり時間変化する）電磁界：磁束の拡散，表皮効果
14．物質中のマクスウェルの方程式：ポインティングベクトルとエネルギー保存則
15．異なる媒質の境界における平面電磁波の反射と透過
1-Electrostatic fields in vacuum: Electric dipole
2-Electrostatic fields in materials: Dielectric, polarization, and permittivity
3-Electrostatic fields in materials: Polarization vector, electric field, and electric flux density
4-Electrostatic fields in materials: Boundary conditions between two different dielectrics
5-Vector potential and the Biot-Savart's law
6-Static magnetic fields in materials: magnetic materials, magnetic moment, and magnetized vector
7-Static magnetic fields in materials: Relation between the magnetic field and the magnetic flux density
8-Static magnetic fields in materials: Boundary conditions between two different magnetic materials and the magnetic circuit
9-Force applied to materials: Virtual displacement method, Maxwell's stress
10-Lorentz force applied to charged particles and moving current element
11-Faraday's law and inductance
12-Charge conservation: Temporally varying charge and current
13-Quasi steady-state electromagnetic fields: Diffusion of the magnetic flux and the skin depth
14-Maxwell's equations in materials: Poynting vector and energy conservation
15-Reflection and transmittance of plane electromagnetic waves at boundary
毎回の課題に対して予習や復習を推奨する。適宜自習書を利用しながら各課題について理解を深めることを勧める。
Recommendation on preparation and review studies on each problems.
毎回授業中に課す課題について、提出された結果を総合して評価する．
The marked points in every problems are totally evaluated.
毎回講義終了後に適宜質問を受け付ける。また随時、指導教員への電子メールで問い合わせる。
After every lectures.