理工学部Faculty of Science and Engineering
ELC300XD（電気電子工学 / Electrical and electronic engineering 300）プラズマエネルギー理工学Science and engineering of plasma energy
篠原 俊二郎Shunjiro SHINOHARA
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 | 2022 |
| 授業コードClass code | H5669 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 火3/Tue.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 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) | |
| 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 | |
| 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)
Plasma, composed of ions and electrons, has a high-temperature state, and it occupies more than 99 % of visible materials in the universe. Plasma can show us exciting phenomena such as nonlinearity and complexity, and we can see a variety of plasma facets from the natural world to artifacts. Advanced plasma technology and manufacture are indispensable for daily human lives.
Here, we introduce fundamental plasma characteristics, especially diffusion process and plasma waves after a short revies, and a plasma propulsion rocket (here, “Hayabusa” is famous) as an application example.
The aim of this course is to help students acquire the above topics, and the goals of this course are to acquire them.
Students will be expected to have completed the required assignments after each class meeting. Your study time will be more than four hours for a class.
Your overall grade in the class will be decided based on the followings: term-end examination: 50 % and reports on practical problems: 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
プラズマはイオンと電子が解離している高温の状態で、宇宙の目に見える物質の99 ％以上を占め、非線形性と複雑性を持った種々の興味深い現象がみられる。自然界から人工物まで多岐にわたり見られ、半導体作製などプラズマを用いた先端技術や製品は日々の人間社会生活に必須なものとなっている。
本講義では、そのプラズマの基本的性質（若干の復習後、主として拡散現象とプラズマ波動現象）、及び工学的応用（例としてプラズマロケット：「はやぶさ」が有名）を学ぶ。
到達目標Goal
プラズマの基本的現象の理解を行う。粒子と流体挙動の基礎的な復習を行った後、プラズマの理解に重要な拡散と波動現象を新たに学ぶ。次に応用としてのプラズマ推進ロケットの基礎的理解ができる。内容は「応用物理学」の講義の発展的・相補的なものである。
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. ）
対面講義を基本で行うが、状況によりオンラインへの変更や並立の可能性があります。各回の授業計画については、学習支援システムでその都度提示しますので、適宜そちらを確認して下さい。特に「お知らせ」、「教材」、「課題」を見て下さい。
初めに既にあった2年生春学期の西村准教授の講義：「応用物理学」のプラズマの基本部分の復習を行う。次に新規にプラズマの基本現象としての追加・補足とプラズマの応用例を学ぶ。
基本的には毎回、理解度を深め、疑問点を解消するため、課題レポートを提出する。 また毎回講義の初めに、前回の講義のまとめと注意点を解説する。
但し、対面講義ができないオンラインの場合は、学習支援システムでのお知らせ、課題、教材フォルダーなどを用いて進める。
何れにしても、課題等に対しては学習支援システムや講義にお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
授業形態/methods of teaching：オンライン/online
※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[未定/undecided]：プラズマとは、プラズマの基本I
講義内容の説明、基本的現象の復習I（プラズマ振動、デバイシース、サイクロトロン運動など）
2[未定/undecided]：プラズマの基本II
基本的現象の復習II（ドリフト運動、磁気モーメントなど）
3[未定/undecided]：プラズマの基本III
基本的現象の復習III（流体の方程式、MHD方程式）
4[未定/undecided]：プラズマ中の拡散I
衝突と抵抗、両極性拡散
5[未定/undecided]：プラズマ中の拡散II
磁場に垂直の拡散、具体的例など
6[未定/undecided]：冷たいプラズマ
波動の分散式
7[未定/undecided]：プラズマ波動I
無磁場中の伝搬波
8[未定/undecided]：プラズマ波動II
磁場に平行の伝搬波
9[未定/undecided]：プラズマ波動III
磁場に垂直の伝搬波
10[未定/undecided]：プラズマ波動IV
CMA図などプラズマ波動のまとめ
11[未定/undecided]：プラズマロケットI
ロケット公式、効率、推力・比推力など
12[未定/undecided]：プラズマロケットII
典型的プラズマロケット例とヘリコンプラズマロケット
13[未定/undecided]：テスト
プラズマの基本と応用
14[オンライン/online]：解説と補足
学習の総まとめ
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】
予習、復習で疑問点があれば、講義中などで質問できるよう整理をしておく。適宜、演習問題をレポートとして課す。
テキスト（教科書）Textbooks
必要に応じて指示する。但し、講義資料を適宜配布する。
参考書References
プラズマ物理入門（F.F. Chen著、内田岱二郎訳、丸善）
栗木恭一、荒川義博編：電気推進ロケット入門(東京大学出版会、東京、2003)
High-Density Helicon Plasma Science (S. Shinohara著、Springer-Nature社）
成績評価の方法と基準Grading criteria
各回のテーマについて内容が理解できたかの確認のために、原則として毎回レポートを宿題として課す。各人が自ら理解度を把握するようにする。成績評価は、レポート（50 ％）、テスト（50 %）による。
オンラインの場合は、成績評価の方法と基準も変更します。その場合は学習支援システムでの提出書類などで評価する予定です。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
毎週の提出物の中に、疑問点、要望等があれば記載する。フィードバックをかけてレベルの変更や、内容、進度を変更することがある。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
関数演算付き電卓（又は同等機能を持つ機器）
その他の重要事項Others
本講義は、「プラズマ」が内容である上述したH5663「応用物理学」（西村征也准教授）の講義の発展的・相補的内容であり、その講義を受講済みであるのが望ましい。
なお、大学では自ら学び疑問を解決する姿勢が大事である。本講義は大学における力学や電磁気学などの基礎の基で、プラズマの基本的な性質を理解することが目的となる。数式を用いながら物理現象の基本的な考え方と応用を学ぶことで、発展的課題への探求が更に広がることを期待する。