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2024

大学コンソーシアム京都 はじめに
Before You Begin
印刷について
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ベニス大学 Ca' Foscari University of Venice
(Curricula>Enrolled in a.y****>Study Plan)
トリノ大学 Politecnico di Torino
(Material struttali)
科目ナンバリング分類表 大学コンソーシアム京都

科目詳細情報 / Course Syllabus

科目分類1 / Subject Categories
学部等 / Faculty 大学院工芸科学研究科(博士前期課程) / Graduate School of Science and Technology (Master's Programs) 今年度開講 / Availability 有 / Available
学域等 / Field 設計工学域 / Academic Field of Engineering Design 年次 / Year 1~2年次 / 1st through 2nd Year
課程等 / Program 電子システム工学専攻 / Master's Program of Electronics 学期 / Semester 第1クォータ / First quarter
分類 / Category 授業科目 / Courses 曜日時限 / Day & Period 火2, 金1 / Tue 2nd, Fri 1st
科目分類2 / Subject Categories
学部等 / Faculty 大学院工芸科学研究科(博士前期課程) / Graduate School of Science and Technology (Master's Programs) 今年度開講 / Availability 有 / Available
学域等 / Field <その他> / <Other> 年次 / Year 1~2年次 / 1st through 2nd Year
課程等 / Program 計数理学コース教育プログラム / Mathmatic Course Educational Program 学期 / Semester 第1クォータ / First quarter
分類 / Category - / - 曜日時限 / Day & Period 火2, 金1 / Tue 2nd, Fri 1st
科目情報 / Course Information
時間割番号 / Timetable Number 62102201
科目番号 / Course Number 62160042
単位数 / Credits 2
授業形態 / Course Type 講義 / Lecture
授業科目名 / Course Title プラズマ解析学 / Plasma Analysis
担当教員名
Instructor(s)
比村 治彦三瓶 明希夫
HIMURA Haruhiko、SANPEI Akio
その他 / Other インターンシップ実施科目
Internship
国際科学技術コース提供科目
IGP
PBL実施科目
Project Based Learning
実務経験のある教員による科目
Practical Teacher
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DX活用科目
ICT Usage in Learning
- - -
- - -
科目ナンバリング / Numbering Code M_EL5342
授業の目的・概要
Objectives and Outline of the Course
プラズマは多数の荷電粒子が互いに運動しながら電磁力による相互作用を及ぼし合うことで、系全体が巨視的媒質として極めて不思議な性質を示すことがしばしばある。このようなプラズマを用いた各種応用技術の開発は、いまや理工系だけでなく医歯薬系分野でも行われている。本講義ではプラズマの理論的枠組みを中心に論じる。受講生はその枠組みを理解して、先端科学技術の開拓に応用することを目標とする。
Plasmas occur pervasively in nature: indeed, most of the known matter in the Universe is in the ionized state, and many naturally occurring plasmas, such as the surface regions of the Sun, interstellar gas clouds and Earth's magnetosphere, exhibit distinctively plasma-dynamical phenomena arising from the effects of electric and magnetic forces. The science of plasma physics was developed both to provide an understanding of these naturally occurring plasmas and in furtherance of the quest for controlled nuclear fusion. Plasma science has now been used in a number of other practical applications, such as the etching of advanced semiconductor chips and the development of compact x-ray lasers. Many of the conceptual tools developed in the course of fundamental research on the plasma state, such as the theory of Hamiltonian chaos, have found wide application outside the plasma field.

The aim of this class instructs graduate students on basis of plasma physics and technology. Students should be prepared in electromagnetic theory, vectors, and vector calculus, and have some knowledge of thermodynamics and statistical mechanics, including the Maxwell-Boltzmann distribution. They are also expected to explore frontiers of various research fields by using new knowledge learned in this class.
学習の到達目標
Learning Objectives
1.電磁流体としてプラズマを理解する
2.プラズマの輸送現象について理解する
1.Understanding plasma as an electromagnetic fluid
2.Understanding transport phenomena in plasmas
授業計画項目 / Course Plan
No. 項目
Topics
内容
Content
オンライン授業
online class
1. はじめに 本講義の説明
Introduction The goal of this lecture.
2. 電気力学の基礎方程式系 時間変化する電磁場の復習
The Set of Equations for Electrodynamics Review of the electromagnetism.
3. 流体力学の基礎方程式系 流線.流体素片の運動方程式.ナビエストークス方程式
Equation Set of Hydrodynamics Streamlines, Equation of motion of fluid, The Navier-Stokes equation
4. MHDの運動学1 中性流体から電磁流体への拡張.MHD方程式.磁場の移流と拡散
MHD Dynamics (1) Magnetohydrodynamics extended from hydrodynamics, The MHD equation, Magnetic diffusion
5. MHDの運動学2 アルフベンの定理.磁気ヘリシティー.磁気リコネクション
MHD Dynamics (2) The Alfven theorem, Magnetic helicity, Magnetic reconnection
6. MHDの運動学3 ジュール散逸.MHD乱流.自然対流.場の回転と渦運動.境界層
MHD Dynamics (3) Joule dissipation, MHD turbulence, Convective flow, Field rotation, Vortex, Boundary layer
7. MHDの運動学4 アルフベン波.地磁気ダイナモ理論.太陽のMHD現象.理想MHD安定性理論
MHD Dynamics (4) Alfven wave, Dynamo, Solar flare, Ideal MHD stability
8. 2流体プラズマ1 2流体プラズマとは?
Two-fluid Plasma (1) What's two-fluid plasma?
9. 2流体プラズマ2 2流体プラズマ系の理論的枠組み1
Two-fluid Plasma (2) A theoretical approach for the two-fluid plasma 1
10. 2流体プラズマ3 2流体プラズマ系の理論的枠組み2
Two-fluid Plasma (3) A theoretical approach for the two-fluid plasma 2
11. 2流体プラズマ4 2流体プラズマ系の理論的枠組み3
Two-fluid Plasma (4) A theoretical approach for the two-fluid plasma 3
12. プラズマ輸送1 荷電粒子の衝突と運動量およびエネルギー輸送
Plasma Transport (1) Collisions, Transport of momentum and energy, Orbital effect on the transport
13. プラズマ輸送2 古典、新古典輸送現象
Plasma Transport (2) Classical and neoclassical transports
14. プラズマ輸送3 輸送における乱流の役割.実験室プラズマで見られる例
Plasma Transport (3) Role of turbulence on transport
15. 最終試験 試験
Plasma Transport (4) Transport theory applied to laboratory plasmas
授業時間外学習(予習・復習等)
Required study time, Preparation and review
力学、電磁気学、プラズマ工学、熱統計力学、ベクトル解析を履修済であること。
本学では1単位当たりの学修時間を45時間としています。毎回の授業にあわせて事前学修・事後学修を行ってください。
Mechanics, electromagnetism, plasma technology, thermo-statistical dynamics, and mathematical physics should be pre-studied before taking this class.
Please note that KIT requires 45 hours of study from students to award one credit, including both in-class instructions as well as study outside classes. Students are required to prepare for each class and complete the review after each class.
教科書/参考書
Textbooks/Reference Books
プラズマ物理学,東辻浩夫著,朝倉書店
We show and also provide references written in English if you need.
成績評価の方法及び基準
Grading Policy
講義中に課すレポート(30%)と試験(70%)で評価します。
Your score will be determined by evaluating all report problems in class (30%) and the examination (70%).
留意事項等
Point to consider
2024年度は前半を三瓶,後半を比村が担当します.
授業計画に記載している項目から適宜取捨選択して講義を進めます。
http://nuclear.es.kit.ac.jp
himura@kit.ac.jp, sanpei@kit.ac.jp
Sanpei will be in charge of the first half and Himura will be in charge of the second half in the 1Q of FY2024.
We give lectures by choosing some of appropriate topics from those listed in the above.
http://nuclear.es.kit.ac.jp
himura@kit.ac.jp, sanpei@kit.ac.jp