到達目標
1.ベクトルによる数式の表現を用い、ベクトル解析など数学的手法を駆使した問題解決することができる。
2.静電界について理解し、微積分及びベクトル解析との関連を説明できる。
3.静磁界について理解し、微積分及びベクトル解析との関連を説明できる。
4.変位電流及びマクスウェルの方程式と電磁波について説明できる。
ルーブリック
| 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 |
評価項目1 | ベクトル関数及びgrad、div、rotなどベクトル解析法について説明できる。さらに、電磁気との関連について推測することができる。 | ベクトル、ベクトルの内積・外積、ベクトル関数の微分・積分及びgrad、div、rotなどベクトル解析法について説明できる。 | ベクトル、ベクトルの内積・外積、ベクトル関数の微分・積分について説明できない。 |
評価項目2 | 静電界について理解し、微分・積分及びベクトル解析法を駆使した問題解決することができる。さらに、種々の現象との関連を説明できる。 | 静電界について理解し、微分・積分及びベクトル解析法を駆使した問題解決することが出来る。 | 静電界について十分理解できず、微分・積分及びベクトル解析が理解できない。 |
評価項目3 | 静磁界について理解し、微分・積分及びベクトル解析法を駆使した問題解決することが出来る。さらに、種々の現象との関連を説明できる。 | 静磁界について理解し、微分・積分及びベクトル解析法を駆使した問題解決することができる。 | 静磁界について十分理解できず、微分・積分及びベクトル解析が理解できない。 |
評価項目4 | 変位電流及びマクスウェルの方程式をベクトル解析などの数学的手法を駆使して説明できる。さらに、電磁波について説明できる。 | 変位電流及びマクスウェルの方程式をベクトル解析などの数学的手法を駆使して説明できる。 | 変位電流及びマクスウェルの方程式をベクトル解析などの数学的手法を駆使して説明することが出来ない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育プログラムの科目分類 (4)②
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JABEE(2012)基準 1(2)(d)(1)
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教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3
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本科(準学士課程)の学習・教育到達目標 3-c
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教育方法等
概要:
3年次の電磁気学Ⅰで学んだ各種現象や法則について、数式にベクトルを用いた表現法について学習し、ベクトル解析について習得する。さらには、電磁気学の法則がマクスウェル方程式にまとめられることを理解し、これを用いた各種問題解決手法を習得する。
授業の進め方・方法:
電磁気学Ⅰにおいて扱うことのできなかった項目の補足を含め、ベクトルによる数式の表現を用い、ベクトル解析など数学的な手法を駆使した問題解決について学習する。
注意点:
微分・積分などを多用した講義となり、新たな数学的手法もここで学ぶことになるので、3年次までに学んだ数学についてはしっかりと復習し理解しておくことが必要である。また、理解を深めるためにも数式で表現され電気磁気の現象については、常にそのイメージ持っておくことが重要である。なお,本科目は学修単位〔講義Ⅰ〕科目であるため,指示内容について80分程度の自学自習(予習・復習)が必要である.
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ベクトル解析 |
ベクトルについて説明できる.ベクトルの内積、外積について説明できる.
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2週 |
ベクトル解析 |
ベクトル関数の微分、積分について説明できる.grad、div、rotなどベクトル解析について説明できる.
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3週 |
ベクトル解析 |
grad、div、rotなどベクトル解析について説明できる.
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4週 |
静電界 |
クーロンの法則のベクトル表示を説明できる.勾配(grad)を用いた電位と電界の関係を説明できる.
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5週 |
静電界 |
面積分や発散(div)を用いたガウスの定理のベクトル表記を説明できる.
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6週 |
静電界 |
回転(rot)を用いた静電界の保存性を説明できる.
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7週 |
静電界 |
電気映像法について説明できる.境界面における電束と電界の関係を説明できる.
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8週 |
静磁界 |
ベクトル関数を用いたビオ・サバールの法則を説明できる.
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4thQ |
9週 |
静磁界 |
線積分や回転(rot)を用いたアンペール周回積分則を導出できる.
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10週 |
静磁界 |
ローレンツ力について説明できる.
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11週 |
静磁界 |
電磁誘導に関するファラデーの法則を説明できる.
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12週 |
静磁界 |
境界面における磁束と磁界の関係を説明できる.
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13週 |
電磁波 |
変位電流について説明できる.
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14週 |
電磁波 |
マクスウェルの方程式と電磁波について説明できる.
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15週 |
試験答案の返却・解説 |
試験において間違えた部分を自分の課題として把握する
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16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 試験 | 小テスト+レポート | 態度 | 合計 |
総合評価割合 | 70 | 30 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 70 | 30 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 |