授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | | 宇宙や実験室におけるプラズマ（電離した原子や電子など荷電粒子の集団）現象の理解のため、プラズマ物理学の基本概念や原理を修得することを目的とする。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | This course deals with basic concepts and principles in plasma physics for understanding a variety of plasma phenomena in laboratories and space. |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | この授業では，終了時に学生が以下の能力を身につけていることを目標とします。
1. プラズマの運動を記述する基本方程式の主要な概念を説明できる
2. プラズマ波動の簡単な分散関係式を導出できる
3. 電磁場中での荷電粒子のドリフト運動を説明できる
4. 磁気流体力学の基本概念を説明できる |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | By the end of the course, students should be able to do the following:
1. Recognize and recall major concepts of basic equations describing plasma dynamics
2. Be able to derive simple dispersion relations of plasma waves
3. Recognize and recall drift motions of a charged particle in the electromagnetic field
4. Recognize and recall basic concepts of the magnetohydrodynamics |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 1. 序論
プラズマとは何か?自然界および実験室におけるプラズマについて概観する。
2. プラズマの基本概念
分布関数、デバイ遮蔽、プラズマ・パラメータ、クーロン衝突、プラズマ振動などの基本概念を学ぶ。
3. 集団運動の方程式
プラズマの運動論的方程式と流体方程式について学ぶ。
4. 磁場のないプラズマ中の波動
線形波動の概念、電子音波、プラズマ中の電磁波について学ぶ。
5. プラズマの安定性と不安定性
流体不安定とランダウ減衰について学ぶ。
6. 磁場中の粒子運動
電場によるドリフト、磁場によるドリフト、磁気モーメントとミラー力について学ぶ。
7. 磁気流体力学
磁気流体方程式と保存則、磁気流体波について学ぶ。
毎回の授業で行う方程式の導出過程を復習し、必要となるベクトル解析、関数解析について習熟すること。
1. Introduction
What is plasma? Outlook of plasmas in nature and laboratory
2. Basic concepts
Distribution function, Debye shielding, plasma parameter, Coulomb collision, plasma oscillation
3. Equations of collective motion
Kinetic and fluid equations of plasma
4. Waves in unmagnetized plasma
Linear wave, Electron acoustic wave, electromagnetic wave in plasma
5. Stability and instability in plasma
Fluid instability, Landau damping
6. Charged particle motion
Drift motions by electric and magnetic fields, magnetic moment and mirror force
7. Magnetohydrodynamics
Magnetohydrodynamic equation, conservation law, and magnetohydrodynamic waves
Review derivations given in each lecture, manipulating vector and functional analyses. |
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履修条件
Course Prerequisites | | 特に定めない。この科目は、日本語で提供されます。（This class is taught in Japanese.）
No prerequisite |
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関連する科目
Related Courses | | 電磁気学I, II、電磁気学、解析力学、数理物理学I, II、連続体力学
Electromagnetism I, II, Electromagnetism, Analytical Mechanics, Mathematical Physics I, II, and Fluid Mechanics |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | 成績評価は以下の方法で行う。
- 課題レポート 40％
- 期末試験（または期末レポート試験） 60％
以上の割合で，総合的に判定する。
Overall grade in the class will be decided based on the following:
- Reports 40%
- Term-end examination (or report) 60% |
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不可(F)と欠席(W)の基準
Criteria for "Fail (F)" & "Absent (W)" grades | | |
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参考書
Reference Book | | F. F. Chen（内田岱二郎訳）「プラズマ物理入門」（丸善）
宮本健郎「プラズマ物理の基礎」（朝倉書店）
F. F. Chen, Introduction to Plasma Physics
P. M. Bellan, Fundamentals of Plasma Physics |
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教科書・テキスト
Textbook | | 特に指定しない。講義の内容をまとめたメモを配布する。
Not specified. Handouts of lectures will be distributed. |
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | | NUCTで配布する講義メモを参考に予習・復習に取り組むこと。 |
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注意事項
Notice for Students | | |
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他学科聴講の可否
Propriety of Other department student's attendance | | |
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他学科聴講の条件
Conditions for Other department student's attendance | | |
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レベル
Level | | |
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キーワード
Keyword | | |
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履修の際のアドバイス
Advice | | |
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | | 基本的に対面で講義を実施する予定。ただし、コロナウィルスの感染状況に応じて、対面・遠隔（同時双方向型・オンデマンド型)併用などへ移行。 |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class) | | | 教員への質問は、NUCTのメッセージ機能または同時双方向型での質問の機会を活用すること。授業に関する受講生間の意見交換は、NUCTのメッセージ機能などを活用すること。 |
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