応用物理Ⅱ

Course Information

College	Toyama College	Year	2017
Course Title	応用物理Ⅱ
Course Code	0211	Course Category	Specialized / Elective
Class Format	Lecture	Credits	Academic Credit: 1
Department	Department of Mechanical Engineering	Student Grade	4th
Term	First Semester	Classes per Week	1
Textbook and/or Teaching Materials	高専の応用物理（小暮・森北出版） 物理Ⅰ，Ⅱ（数研出版）
Instructor	Toshima Takeshi

Course Objectives

下記に挙げる物理現象を数式を用いて表現するだけでなく、それらが数学的に連動し、解析可能な事象であることを理解することを目標とする。
・電磁気学(電流、アンペールの法則、ローレンツ力、コイル、電磁誘導、マクスウェル方程式)
・波動工学(調和振動、減衰振動、強制振動、LC回路、LCR回路、波動方程式、音波)
具体的には下記ルーブリックの各項目が到達目標になる。

Rubric

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
動的な電磁気についてⅠ	荷電体の運動と電流を結び付け、導体中の電荷の平均速度の導出ができる	電流の定義を説明できる	電流の定義を説明できない
動的な電磁気についてⅡ	アンペールの法則を理解し、空間中の任意の点での磁界を導出できる	アンペールの法則を用いて典型的な地点における磁界を導出できる	アンペールの法則から磁界の導出ができない
動的な電磁気についてⅢ	ローレンツ力を理解し、力の釣り合いの式と結び付けて物理現象を説明できる	ローレンツ力を理解し、力の向きと大きさを導出できる	ローレンツ力が説明できない
動的な電磁気についてⅣ	電磁誘導を理解し、矩形コイルやソレノイドの自己インダクタンス導出ができる	電磁誘導を理解し、インダクタンスとの結び付きが説明できる	電磁誘導が説明できない
動的な電磁気についてⅤ	仮想電流が説明でき、マクスウェル方程式の式と物理現象を結び付けて説明ができる	マクスウェル方程式のに対応する電磁気学の基本則が結び付けられる	マクスウェル方程式の記述ができない
振動と波動についてⅠ	調和振動と振動エネルギーの導出ができる	調和振動と振動エネルギーの計算ができる	調和振動と振動エネルギーの計算ができない
振動と波動についてⅡ	LC回路およびLCR回路の電気振動と調和振動･減衰振動の対応関係が説明でき、解の導出ができる	LC回路およびLCR回路の電気振動と調和振動･減衰振動の対応関係が説明できる	LC回路およびLCR回路の電気振動挙動が理解できない
振動と波動についてⅢ	波動方程式が波の伝搬を表す式であることが説明できる	波動方程式を記述できる	波動方程式を記述できない
振動と波動についてⅣ	音波の基本性質を理解し、定在波との対応関係が説明できる	音波の基本性質を示す式を記述できる	音波の基本性質を示す式が記述できない

Teaching Method

Outline:

現代の機械工学において，その基礎となるものの一つに物理学が挙げられる．本講義では物理現象がどのように応用されているかを含めて習得するものである．応用物理Ⅱでは時間変動する電磁気学と振動工学について演習を交えて理解を深める．

Style:

教員単独による講義を実施する．

Notice:

この科目は使用する教科書について第８～９章の講義と，その演習を交互に行い理論と実践の両方を身に付ける．特に演習課題については関数電卓は必須のため必ず持参すること．

Course Plan

			Theme	Goals
1st Semester
	1st Quarter
		1st	ガイダンス	講義の進め方について、応用物理Ⅰの復習
		2nd	動的な電磁気Ⅰ 電流と電力について	電流の定義式を用いて導体を流れる電流より電荷の平均速度が導出できる
		3rd	動的な電磁気Ⅱ 電流が作る磁界の導出法(アンペールの法則)について	アンペールの法則も用いて電流が作る電界が導出できる
		4th	動的な電磁気Ⅲ 磁界中で運動する荷電体に働く力(ローレンツ力)について	ローレンツ力について大きさと向きの導出ができる
		5th	動的な電磁気Ⅳ 電磁誘導とコイルのインダクタンスについて	電磁誘導の式を用いてコイルのインダクタンスが導出できる
		6th	動的な電磁気Ⅴ 仮想電流と導入とマクスウェル方程式について	仮想電流を導入することでガウスの法則が変わることが説明できる
		7th	中間試験 教科書の8章についての理解度･到達度を確認する
		8th	試験返却、解説
	2nd Quarter
		9th	振動と波動Ⅰ 調和振動と減衰振動について	調和振動における振動方程式が計算できる 減衰項を加えた振動方程式が計算できる
		10th	振動と波動Ⅱ LC回路とLCR回路について	LC回路およびLCR回路が調和振動や減衰振動に対応することを式で示せる
		11th	振動と波動Ⅲ 波動と波動方程式について	波動方程式が記述でき、波の伝搬を表すことを説明できる
		12th	振動と波動Ⅳ 固体中の波の伝搬について	波動方程式を計算することで波の伝搬速度の導出ができる
		13th	振動と波動Ⅴ 音波の基本性質とエネルギーについて	音波の基本性質を説明でき、音の持つエネルギーが導出できる
		14th	振動と波動Ⅵ 定常波について	固定端と開放端の違いを説明でき、定常波の波長が導出できる
		15th	期末試験 教科書の9章についての理解度･到達度を確認する
		16th	試験返却、解説、授業アンケート

Evaluation Method and Weight (%)

	定期試験	課題レポート	Total
Subtotal	80	20	100
基礎的能力	50	20	70
専門的能力	30	0	30