情報科学部Faculty of Computer and Information Sciences
PHY249KA-GMP-254（物理学 / Physics 200）電気と磁気Electricity and Magnetism
秋野 喜彦Nobuhiko AKINO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 情報科学部Faculty of Computer and Information Sciences |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | J0019 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 金2/Fri.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 / Koganei |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| 選択・必修Optional/Compulsory | |
| カテゴリー（2022年度以降入学者）Category (2022~) | |
| カテゴリー（2021年度以前入学者）Category (~2021) | |
| カテゴリーCategory |
専門教育科目 科学基礎科目 |
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Outline (in English)
【Course Outline】
In this class, we will study the fundamental laws in electromagnetism and apply them to understand various electromagnetic phenomena. Static electric phenomena will be main topics in this class, and time dependent phenomena will be studied in the class “AC Circuit and Electromagnetic Waves”.
【Learning Objectives】
The techniques based on the electricity and magnetism are essetial in our life. The main purpose of this class is to understand the laws behind the techniques, namely the electromagnetism. The concept of "field" will be introduced in this class.
【Learning activities outside of classroom】
Students will be expected to have completed the required assingments after each class meeting. Four hours will be your standard study time for this class.
【Grading Criteria/Policies】
Overall grade in this class will be decided based on the followings;
Assingments: 15%, Quizes in each class: 15%,
Mid-term examination: 20%, Final examination: 50%
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
いろいろな電磁気現象とそこから導かれる基本法則を順次学んでいきます．また，日常的に起きる電磁気現象を基本法則から理解することも試みます．
この科目では時間的な変動がない電気現象を中心に学び，「交流回路と電磁波」では時間的に変動する電気現象を学ぶ予定です．
到達目標Goal
電気や磁気に関する技術は現代生活に不可欠です．その背後にある電磁気現象が従う法則について理解を深めるのがこの授業の目的です．諸法則がどのような現象から導かれたか，さまざまな技術がそれらの法則とどのように関係するかを学びます．
力学では物体の目に見える動きを対象としたのですが，電気や磁気の現象は力学と同じ意味で直接に目で見ることができません．そのため電磁気現象を数学的に表しその数式が示すものを思い浮かべる必要があります．数式は微積分学で学ぶ偏微分や多重積分を用います．空間の性質（ベクトル場）のイメージと微積分の式が一体となるとよいと思います．
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち「DP1」と「DP4-1」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
この授業では1年次に学んだ力学と微積分学が基礎知識として要求されます．三次元空間の位置と時間を変数としたベクトルの微分積分により電磁気現象を数学的に表す必要があるからです． 力学の授業と同様に，ここでも数学を用いて考える訓練をします．きちんと理解するために，課題を解き提出してもらいます．課題等の提出は「学習支援システム」を通じて行う予定です．また課題や試験問題の中から，理解度や重要性に応じて適宜解説・フィードバックします．
各回の授業に対する予習は大変に重要です．教科書の対応する部分には，どのような現象と法則について書かれているか，どのような論理でどのような結論が導かれているか，新しく導入された用語や概念は何かを予習しておいてください．
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
No.1[対面/face to face]：電荷と電流，電荷保存則
電磁気現象が電荷と電流だけによって引き起こされることを確認します．
電荷の動きが電流であり、電荷は不生不滅であることから導かれる電流と電荷分布の特徴について考察します．
No.2[対面/face to face]：電荷に作用する力
クーロンの法則と重ね合わせの原理を学びます．
No.3[対面/face to face]：電気力線と静電場
電荷に作用する力の源を静電場（空間の性質）として理解します．
No.4[対面/face to face]：荷電粒子の運動１
静電場による荷電粒子の運動の様子を学びます．
No.5[対面/face to face]：エネルギーと電位
静電気力の位置エネルギーと電位、電位と電場を導入します．
No.6[対面/face to face]：金属の静電誘導
金属の電荷が誘導される現象の理解を深めます．
No.7[対面/face to face]：電気双極子と誘電体
誘電体のモデルを学びます．
No.8[対面/face to face]：誘電体の静電誘導
誘電体に分極が生じる現象を理解します
No.9[対面/face to face]：電気容量
コンデンサーの性質とコンデンサーに蓄えられる電気的エネルギーについて学びます．
No.10[対面/face to face]：電気抵抗
オームの法則と簡単な直流回路を理解します．
No.11[対面/face to face]：磁石
磁石の性質について知識をまとめます．
No.12[対面/face to face]：磁力線と磁場
磁石に作用する力の源を磁場（空間の性質）として理解します．
No.13[対面/face to face]：電流がつくる磁場
ビオサバールの法則とアンペールの法則を学びます．
No.14[対面/face to face]：電磁誘導
電磁誘導の法則を学びます．電磁気現象を記すマクスウェル方程式を概観します．
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
課題は，学習支援システムあるいは講義時間中に指示します．
授業時間外学習：本授業の準備・復習・課題等に、各週につき4時間を標準とします。
テキスト（教科書）Textbooks
東京化学同人、 大学生のための基礎シリーズ４、物理学入門 II .電磁気学 (狩野、市村共著)
参考書References
一般的な電磁気学の書籍であれば参考になります．入門書の例として以下を挙げておきます．
・ 物理入門コース 電磁気学Ⅰ （岩波書店）
・ 物理入門コース 電磁気学Ⅱ （岩波書店）
成績評価の方法と基準Grading criteria
課題・授業内ミニテスト・中間試験の合計（50％），期末試験（50％）の総合点で評価します．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
この授業においては、「微積分法」の理解が前提となります。それらを用いて、電磁気学を数学的に表現しながら、電気・磁気に関する多くの技術の背後にある法則についての理解を深めます。