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開講期間:2017/10/17 ~ 2018/3/15


  電磁気学


   長岡技術科学大学
   講師:木村宗弘、加藤有行

 

学習目標

電磁気学的事象を数学的に記述し解析するに当たっての基礎知識を理解出来るようになること。
 

講義内容

電界の概念とその記述法さらにそれらの電気工学におけるコンデンサー・誘電体の基本的実際的意義を習得する。
電場と磁場に関する基本的法則、すなわち電束についてのガウスの法則、磁束についてのガウスの法則、アンペールの周回積分の法則、ファラデーの電磁誘導の法則、そして変位電流の概念について数学的記述を行い、それらがマクスウェル方程式という形に表現されること 。また、コイル・磁性体の基本を習得する。
 

第1単元:電荷と電界

・静電気・帯電とは何か
・電荷の性質
・静電誘導
・クーロンの法則
・電界(電場)
・電気力線
・電束・電束密度
・確認テスト

 

第2単元:ガウスの法則

・ガウスの法則(積分形)の物理的意味
・微小面積から出ていく電界
・微小面積から出ていく実効電界(方向余弦)
・立体角を導入しガウスの法則の面積分を実行
・ガウスの法則全体の証明
・確認テスト

 

第3単元:電位

・電界中で電荷を運ぶ仕事
・単位電荷を運ぶ仕事=電位
・電位差
・電位の傾き=電界

・確認テスト
 

第4単元:帯電体が作る電界と電位

・帯電した球の外側に発生している電界
・一様に帯電した球の内部に発生している電界
・導線から発生する電界
・平板から発生する電界
・種々の帯電体から発生する電位
・静電容量
・確認テスト

 

第5単元:誘電体

・種々の導体の静電容量
・誘電体・誘電率
・誘電体が挿入された様々な帯電体での静電容量
・電気力線の屈折
・確認テスト

 

第6単元:磁界とアンペールの法則

・磁界の起源
・アンペールの右ねじの法則
・ビオ・サバールの法則
・電束,電束密度
・アンペールの法則(積分形)
・アンペールの法則(微分形)
・ベクトルポテンシャル
・確認テスト
 

第7単元:さまざまな電流が作る磁界とローレンツ力

・直線電流が作る磁界
・円電流(磁気双極子)が作る磁界
・ソレノイドが作る磁界
・ローレンツ力
・磁界が直線電流に及ぼす力(フレミングの左手の法則)
・確認テスト

 

第8単元:ファラデーの法則

・レンツの法則
・ファラデー・ノイマンの法則
・ファラデーの法則(積分形)
・ファラデーの法則(微分形)
・磁界中を移動する直線導体に発生する起電力(フレミングの右手の法則)
・確認テスト

 

第9単元:磁性体

・物質中の磁性の起源
・磁性体,透磁率
・磁性体の分類
・磁束に対するガウスの法則
・永久磁石
・確認テスト

 

第10単元:マクスウェル方程式と電磁波

・アンペール・マクスウェルの法則
・変位電流
・マクスウェル方程式
・電磁ポテンシャル
・電磁波(波動方程式)
・ポインティング・ベクトル
・確認テスト

 

講師・スタッフ

    
木村 宗弘
長岡技術科学大学教授
【研究分野】液晶表示素子
 




    
加藤 有行
長岡技術科学大学准教授
【研究分野】光物性
 




 

課題内容・スケジュール

●前提知識
   この講座を受講するにあたり必要とされる知識は、前半の電界に関する部分では高校卒業程度の物理と数学に関する知識ですが、後半の磁界に関する部分では、さらに大学初級の微分積分およびベクトル解析の知識が必要となります。

●課題内容
   各単元課題:選択式の問題(3~10問程度)

   *全ての単元に合格すると修了証が発行されます。

●スケジュール
   受講登録期間:2017/10/17 ~ 2018/3/15
   開講期間:2017/10/17 ~ 2018/3/15
  <これまでのスケジュール>
   ・第2クール
      受講登録期間:2017/3/21 ~ 2017/9/18
      開講期間:2017/4/18 ~ 2017/9/18
      (休止期間:2017/9/19 ~ 2017/10/16)

●修了証発行日
   修了条件に達し次第、発行可能

●修了条件
   各単元60%以上およびアンケートの提出
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   ・単元ごとに確認テストがあります。合格すれば「単元修了バッジ」が発行されます。
    全ての単元に合格すると、講座(科目)の修了証が発行されます。
   ・この講座は、およそ3か月に1回の頻度で再開講を予定しています。各単元の受講履歴は次の開講まで引き継がれますので、
    1度に全ての単元を受講・修了できない場合でも、修了バッジは持ち越すことが可能です。
    
     単元修了バッジ
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●想定学習時間
   約10時間前後

●学習期間(スケジュール)
   全ての単元修了で約6~8週間

●反転授業
   なし

●補助教材
   「基礎電磁気学 改訂版」 電気学会編 山口昌一郎著 (オーム社)

 

字幕・講義資料

●字幕(日本語)   : あり
●講義資料(日本語) : なし

 

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