履修条件
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履修条件 ・力学および電磁気学などの物理数学を習得していること。 ・プラズマ物理学に興味があること。
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授業概要
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・プラズマ物理学の研究に必要な概念と基礎的知識を修得する. ・粒子または流体としてのプラズマの表現から電場,磁場中でのプラズマの特徴的な振る舞いを理解する. ・授業は英語のテキストを輪講形式で読み進める.
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This lecture provides fundamental concepts and basic knowledge of plasma physics.
This course is designed to understand behavior of plasmas as particles and/or fluids, characteristic behavior of plasmas in electric field and magnetic field.
The class goes on reading an English text in a colloquium form.
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授業形態 (項目)
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web授業です. MoodleとZoomを用います.
詳細は,九州大学Moodleで本授業のページを見てください.
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授業形態 (内容)
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web授業で,毎回3名の学生に,「Introduction to Plasma Physics」の本の中から,あらかじめ割り当てられた部分の説明をしていただきます.その際にはA4で1~2ページ程度の資料を作成し,web上で提示しながら説明してください.
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使用する教材等
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全体の教育目標
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プラズマ物理学の授業を初歩から行い、プラズマの基本的知識を身につけ、今後のプラズマ関連科目を理解できる基礎力の習得を目的とする
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個別の教育目標
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プラズマにおける粒子と流体の運動、プラズマ中の波動、拡散、平衡と安定性などのプラズマの物理的基礎概念を理解すること。
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授業計画
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1回:プラズマの定義、プラズマパラメータ、プラズマであるための条件、プラズマ応用 2回:粒子の運動:一様な電場と磁場、非一様磁場 3回:粒子の運動:非一様電場、時間変動する電場と磁場 4回:粒子の運動:断熱不変量 5回:流体としてのプラズマ:電磁気学との関係 6回:流体としてのプラズマ:流体の方程式 7回:流体としてのプラズマ:ドリフトとプラズマ近似 8回:プラズマ中の波動:波動について、電子プラズマ波、イオン音波 9回:プラズマ中の波動:磁場に垂直な電子静電振動と静電イオン波、低域混成周波数 10回:プラズマ中の波動:種々の電磁波 11回:プラズマ中の波動:実験例、磁気流体波、磁気音波、CMA図 12回:拡散と抵抗:弱電離気体での拡散と移動度、定常解、再結合 13回:拡散と抵抗:磁場を横切る拡散、完全電離気体の衝突と拡散、拡散方程式、種々の拡散 14回:平衡と安定性:磁気流体的平衡、不安定性の分類 15回:平衡と安定性:二流体不安定性、重力不安定性、抵抗性ドリフト波
1: Definition of plasma, Plasma parameter, Criteria of plasma, Plasma applications 2: Particle motions: Uniform electric field and magnetic field, Nonuniform magnetic field 3: Particle motions: Nonuniform electric field, Time varying electric field and magnetic field 4: Particle motions: Adiabatic invariant 5: Plasmas as fluids: Relationship with electromagnetism 6: Plasmas as fluids: Fluid equations 7: Plasmas as fluids: Drift and plasma approximation 8: Waves in plasmas: About waves in plasmas, electron plasma wave, ion acoustic wave 9: Waves in plasmas: Electrostatic electron oscillation perpendicular to magnetic fields, Electrostatic ion waves, Lower hybrid frequency 10: Waves in plasmas: Electromagnetic waves 11: Waves in plasmas: Hydromagnetic waves, Magnetosonic waves, CMA diagram 12: Diffusion and resistivity: Diffusion and mobility in weakly ionized gase, Steady state solutions, Recombination 13: Diffusion and resistivity: Diffusion across magnetic field, Collision and diffusion in fully ionized gases, Diffusion equation, Diffusions in plasmas 14: Equilibrium and Stability: Hydromagnetic equilibrium, Instabilities in plasmas 15: Equilibrium and Stability: Two stream instability, Gravitational instability, Resistive drift waves
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キーワード
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授業の進め方
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授業では毎回スピーカーを決めて,担当箇所の内容の説明や式の導出を行う。 授業中に適宜ディスカッションを行う。
中間試験,期末試験を課す。
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テキスト
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Francis F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Plenum press, ISBN 0-306-41332-9
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参考書
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Francis F. Chen 著 内田岱二郎 訳 プラズマ物理入門 (丸善出版、ISBN-10: 4621042556)
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学習相談
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試験/成績評価の方法等
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1. 輪講、演習での理解度 2. 小レポート、期末試験の成績 で評価する.
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その他
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添付ファイル
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更新日付
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2020-05-01 11:30:42.877
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