電気磁気学

科目基礎情報

学校	一関工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	電気磁気学
科目番号	0006	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	未来創造工学科（情報・ソフトウェア系）	対象学年	3
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	総合物理２ -波・電気と磁気・原子-, 國友正和 ほか, 数研出版
担当教員	小林 健一

到達目標

工学を学ぶ上で基礎となる 電気的・磁気的現象 について、基本的な概念を理解し、数式を用いて取り扱えるようにすることを目標とする。

【教育目標】 D

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
1. 静電場における電場や電位の概念を理解し、導体や不導体の内部および外部の電場や電位を求めることができる。	静電場における電場や電位の概念を理解し、導体や不導体の内部および外部の電場や電位を求める基礎的な問題と応用問題を解くことができる。	静電場における電場や電位の概念を理解し、導体や不導体の内部および外部の電場や電位を求める基礎的な問題を解くことができる。	静電場における電場や電位の概念が理解できない。
2. 平行板コンデンサーの充電について理解し、電気容量や蓄えられる静電エネルギーを求めることができる。	平行板コンデンサーの充電について理解し、電気容量や蓄えられる静電エネルギーを求める基礎的な問題と応用問題を解くことができる。	平行板コンデンサーの充電について理解し、電気容量や蓄えられる静電エネルギーを求める基礎的な問題を解くことができる。	平行板コンデンサーの充電について理解できない。
3. 磁場に関する基本的な物理量がわかり、電流がつくる磁場を求めることができる。	磁場に関する基本的な物理量がわかり、電流がつくる磁場を求める基礎的な問題と応用問題を解くことができる。	磁場に関する基本的な物理量がわかり、電流がつくる磁場を求める基礎的な問題を解くことができる。	磁場に関する基本的な物理量がわからない。
4. 電流や荷電粒子が磁場から受ける力を求めることができ、ホール効果について説明できる。	電流や荷電粒子が磁場から受ける力を求める基礎的な問題と応用問題を解くことができ、ホール効果について説明できる。	電流や荷電粒子が磁場から受ける力を求める基礎的な問題を解くことができ、ホール効果について説明できる。	電流や荷電粒子が磁場から受ける力を求めることができない。
5. 電磁誘導現象を理解し、誘導起電力が求められる。また渦電流について説明できる。	電磁誘導現象を理解し、誘導起電力を求める基礎的な問題と応用問題を解くことができる。また渦電流について説明できる。	電磁誘導現象を理解し、誘導起電力を求める基礎的な問題を解くことができる。また渦電流について説明できる。	電磁誘導現象を理解できない。

教育方法等

概要:

電気的・磁気的現象として、静電気力、電場、電位、静電誘導、コンデンサーの充電、電流の作る磁場、ローレンツ力、電磁誘導などを扱い、これらの基礎的な概念を理解する。

授業の進め方・方法:

授業は、スライドを用いた説明を中心に行う。また、課題や小テストは、プリント配布やMoodleを利用して行う。
詳細は第一回目の授業で告知する。

注意点:

【事前学習】
「授業項目」に対応する教科書の内容を事前に読んでおくこと。また、ノートや配布資料の前回の授業部分を復習しておくこと。物理ⅠやⅡの授業で使用する教科書を使用するが、微積分を使った補足説明を交えながら講義を進める事もある。数学を良く復習しておくこと。

【評価方法・評価基準】
定期試験（75%）と課題（25%）により評価する。
基礎的な概念の理解度と、問題を解く能力を評価する。総合成績60点以上を単位修得とする。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	授業説明、 静電気力、電場①	静電気力を求める計算ができる。電場の定義がわかる。
		2週	電場②、電気力線	電場を求める計算ができる。
		3週	電場③	一様に帯電した無限平面が作る電場を、２つの方法で求められる。
		4週	電位① [電位の定義、電位差と仕事、一様な電場の電位、点電荷のまわりの電位]	電位と電位差の定義がわかる。電位を求める計算ができる。
		5週	電位② [電位の重ね合わせ、等電位面、静電気力を受ける電荷の運動]、物質と電場① [導体と電場、アース、静電遮蔽]	電位を求める計算ができる。静電誘導や静電遮蔽について説明できる。
		6週	物質と電場② [不導体と電場、電場と電位の計算]	誘電分極について説明できる。
		7週	演習	授業前半で扱った内容に関する問題を解ける。
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	中間試験の解説 コンデンサー	授業前半で扱った内容について振り返り、理解が足りなかった内容について十分理解が出来る。 コンデンサーの充電メカニズムが説明でき、蓄えられるエネルギーについての計算ができる。
		10週	コンデンサー	コンデンサーの充電メカニズムが説明でき、コンデンサーに蓄えられるエネルギーについての計算ができる。
		11週	磁場、電流が作る磁場	磁気と電気の類似点が説明でき、電流の作る磁場が計算できる。
		12週	電流が磁場から受ける力、ローレンツ力	電流が磁場から受ける力や、ローレンツ力が計算できる。
		13週	電磁誘導の法則①	電磁誘導の法則を使い、磁束の時間変化として誘導起電力の計算ができる。
		14週	電磁誘導の法則②	電磁誘導の法則を使い、磁束の時間変化として誘導起電力の計算ができる。また、渦電流について説明できる。
		15週	期末試験
		16週	まとめ、期末試験の解説	授業後半で扱った内容について振り返り、理解が足りなかった内容について十分理解が出来る。

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
基礎的能力	自然科学	物理	電気	電場・電位について説明できる。	3
				クーロンの法則が説明できる。	3
				クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。	3
				抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。	3
専門的能力	分野別の工学実験・実習能力	情報系分野【実験・実習能力】	情報系【実験・実習】	論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。	4

評価割合

	定期試験	課題	合計
総合評価割合	75	25	100
基礎的能力	60	15	75
応用的能力	15	10	25