○物理学ＩＩ（Physics II）[2105]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

　物理学Ｉで学んだ力学の知識を基礎にして，古典物理学のもう一つの柱である電磁気学と，多粒子系を扱う熱力学の基礎について学ぶ。ベクトル場という概念と，統計という処理法が新しくでてくる。何れも重要なものなので、よく理解すること。現代物理学のトピックスも，適宜話をする。

＜達成目標＞
（１）熱力学に現れる物理量（絶対温度、物質量、比熱、内部エネルギー、エントロピー等）の意味を
　　　理解すること。
（２）理想気体の状態方程式を利用して、気体の状態変化が扱えること。
（３）熱力学の第１、第２法則の意味を理解し、具体的な系に適用できること。
（４）電磁気学に現れる物理量（電荷，電流，電場，電位，場のエネルギー，等）意味と相互の関係を
　　　理解すること。
（５）マクスウェルの方程式を構成する４つの法則の意味を積分系で理解し，簡単な系に対してそれを
　　　適用して分析する方法を理解すること。
（６）電磁波の概念とその諸性質を理解すること。

（JABEE学習教育目標）
「機械システム基礎工学プログラム」：（C-1)基礎科学−物理系　◎
（JABEEキーワード）
「機械システム基礎工学プログラム」：熱の力学、電磁気学

＜授業計画及び準備学習＞

概略次の予定で実施する。授業時には適宜、演示実験を行う。
<準備学習＞
各回ともに、教科書の該当部分を予め読んでおくこと。
また、適宜、復習を兼ねた課題の提出を求める。

第１週： 多粒子系の特質、熱力学の対象、熱力学の第０法則、温度とは。
　　（アボガドロ数ほどの粒子が関与する現象の特徴を学ぶ）
第２週： 気体分子運動論、内部エネルギー、熱力学の第１法則
　　（温度が、気体分子の運動エネルギーの平均を反映していることを学ぶ）
第３週： 理想気体の定積変化、定圧変化、等温変化
　　（定圧比熱、定積比熱、マイヤーの関係式などを導き、第一法則をよりよく理解する）
第４週： 理想気体の断熱変化
　　（高山に登ると温度が低くなる現象や、フェーン現象について学ぶ）
第５週： 熱力学の第2法則、熱機関の効率、カルノーサイクル
　　（熱機関とは何か、その効率の上限は何で決まるか、最高効率の熱機関は）
第６週： エントロピー、気体の自由膨張、ボルツマンの式
　　（熱力学の第二法則を統計的視点から理解する）
第７週： 電場、磁場、電気力線、磁力線
　　（電荷を置くと空間の性質が変質する。それを電場として表現することを学ぶ）
第８週： クーロンの法則、ガウスの法則とその応用
　　（電荷に働く力を学び、電場の計算方法を学ぶ）
第９週： コンデンサ、電場のエネルギー
　　（電荷を溜める装置であるコンデンサや、雷現象について理解する）
第１０週： 電流による磁場、磁石とは
　 （磁場は電流により発生し、電荷に相当する磁気単極子は存在しないことを学ぶ）
第１１週： ファラデーの電磁誘導の法則、発電機
　　（磁場の変化によって電場が誘導されることを学ぶ）
第１２週： 電束電流、アンペール・マクスウエルの式
　　（電磁誘導に類した現象が、電場と磁場の役割を入れ替えても起ることを学ぶ）
第１３週： ビオ・サバールの式、ソレノイドコイル、磁場のエネルギー
　　（電流による磁場の計算法、コイルの働きについて学ぶ）
第１４週： 電磁波、波動、電場と磁場の相対性
　　（電磁場についてのマクスウエル方程式を整理し、真空中を電磁波が光速で伝わることを学ぶ。
　　　また、相対性理論との関係についても触れる）
第１５週： 学習成果の確認（試験）
　　（前回までの総復習を行っておくこと）

＜成績評価方法及び水準＞

１）時間がある範囲で、授業の最後にその日の内容を題材に簡単な演習を実施する。（解答を提出）
２）適宜、演習問題を出し、宿題として解答レポートの提出を求める。
３）前ニ者の解答について計20点満点で評価し、A点とする。
４）定期試験は、80点満点で評価し、F点とする。
５）最終評価点Xは、X=F＋A　　Xが60点以上を合格とする。

＜教科書＞

第３版基礎物理学　　原　康夫著　　（学術図書出版社：2006年10月）

＜参考書＞

適宜プリントを配る

＜オフィスアワー＞

火曜日3,4時限(八王子校舎) 1号館206室
不在の時は，電子メールで連絡のこと。
(nakazawa@cc.kogakuin.ac.jp)

＜学生へのメッセージ＞

1. 物理学IIにおいては、これまであまり馴染みのない物理量が出てくる。数学表現に惑わされず
　　それらの本質のイメージを描いて、直感的な理解に努力することが望まれる。
2. 継続的な学習が重要なので、毎回出席し授業終わりの演習に参加すること。
3. 自分で問題を解くことは，理解を深める上で極めて重要である。選択科目の物理学演習IIを併せ、
　　履修することを強く勧める。
4. 高等学校での物理学の学習が十分でなかった者は，ギャップを埋める人一倍の努力をすること。
5. 授業に関連する質問は遠慮なくすること。予めメールで面談予約をしてもよい。また、学習支援
　　センターも積極的に利用し、消化不良のまま放置しないこと。

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