理工学部Faculty of Science and Engineering
PHY200XD(物理学 / Physics 200)応用物理学Applied physics
西村 征也Seiya NISHIMURA
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2021 |
授業コードClass code | H5663 |
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 | 水2/Wed.2 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 小金井 |
教室名称Classroom name | |
配当年次Grade | |
単位数Credit(s) | |
備考(履修条件等)Notes | 【成績優秀者の他学部科目履修制度注意事項】履修にあたっては、授業担当教員の許可が必要です。受講許可の方法については、学習支援システムをご確認ください。 |
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 | |
カテゴリー<理工学部>Category |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
This course introduces plasma physics as an application field of particle dynamics and fluid dynamics to students taking this course.
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
質点系の力学や流体力学の応用分野の一つである、プラズマ物理について学ぶ。プラズマとは、イオン集団と電子集団が混在する媒質のことであり、工学や理学の様々な分野で重要な役割を演じている。前半では、電磁場中の単一荷電粒子の運動について学ぶ。後半では、プラズマ流体と電磁場の相互作用について学ぶ。
到達目標Goal
・電磁場中の単一荷電粒子の運動を計算することができる。
・プラズマの流体方程式の導出方法を説明することができる。
・プラズマの流体方程式を用いて、プラズマ中の波動の分散関係を導出することができる。
・プラズマの平衡と不安定性の考え方を説明することができる。
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「DP2」と「DP4」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. )
4/7(水)から授業支援システムにて講義資料の公開を開始する。毎回、理解を深め疑問を解消するために演習を行い、その答案を解答フォーマット(wordファイル)に記入し、これをレポートとして授業支援システムの「課題」に提出する。課題等に対しては学習支援システムを用いてフィードバックする。
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.)
なし / No
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
※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。
1:ガイダンス、プラズマとは
授業内容の説明
プラズマの定義
プラズマの応用分野
水素プラズマの核融合反応
2:サイクロトロン運動
サイクロトロン周波数
ラーマ半径
3:ミラー磁場による捕捉
ミラー力
磁気モーメントの保存
4:磁場閉じ込め
地球磁気圏
磁場閉じ込め装置
5:流体力学の考え方
速度場と圧力場
オイラー微分とラグランジュ微分
6:流体の運動方程式
連続の式と流体の運動方程式の導出
音波の分散関係
7:復習
復習問題
アンケート
8:二流体方程式
イオンと電子の流体方程式
Maxwell方程式との連立
9:プラズマ振動
プラズマ周波数
ラングミュア波の分散関係
10:MHD方程式
MHD方程式の導出
11:アルフベン波
アルフベン波の分散関係
12:平衡と不安定性
平衡・不安定性の概念
不安定性の種類
13:プラズマ研究の最前線
核融合プラズマ
宇宙プラズマ
14:復習
復習問題
アンケート
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.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】
・多くの数式を用いるので、物理的な概念と数式との関係が理解できるまで、よく復習しておくこと。
・演習問題は解答例を配布する。試験に臨むに当たって、演習問題は必ず解けるようになっておくこと。
テキスト(教科書)Textbooks
必要に応じて参考書を指定する。
参考書References
プラズマ物理入門(F.Chen著・内田岱二郎訳 丸善)
連続体の力学(巽友正著 岩波書店)
成績評価の方法と基準Grading criteria
レポート(100%)で評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
理解しやすい説明を行うために、板書とスライドを併用する。必要な教材は、授業支援システムにて共有する。