到達目標
１．単一の荷電粒子の電磁界中の運動を理解し、それらの運動に関する問題を解くことができる。
２．プラズマのマクロな性質を理解し、プラズマ特有の各種の現象・生成法等を説明できる。
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 | | | |
| 評価項目2 | | | |
| 評価項目3 | | | |
学科の到達目標項目との関係
JABEE D2 専門分野と周辺の工業技術を理解し、デザインに応用展開できる能力
教育方法等
概要:
気体放電でつくられるプラズマは、先端エレクトロニクスデバイスの作製をはじめとして多くの分野で現在利用されてきており、次世代の科学技術を支える重要な基礎と期待されている。
授業では、そのプラズマを構成する荷電粒子の電磁界中の運動から出発して、プラズマの基本的な性質・挙動、各種生成法について学ぶ。
授業の進め方・方法:
注意点:
１．物理の電磁気、流体、単振動や、数学の極限、積分、微分方程式を事前に必ず復習しておくこと。
２．課題・レポートは他の学生が読んでもわかりやすいように、自分なりに整理して書き、必ず期日内に提出すること。
３．授業で学んだ各式について自分でも条件を整理し、導出ができるように復習しておくこと。
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 |
プラズマの定義・性質と身近にあるプラズマ |
プラズマの定義を理解でき、性質について説明できる
身近にある様々なプラズマの例を挙げることができる
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| 2週 |
電界中の荷電粒子の運動 |
電界中の荷電粒子の運動方程式から速度を導ける
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| 3週 |
磁界中の荷電粒子の運動 |
磁界中の荷電粒子の運動を理解できる
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| 4週 |
衝突断面積、平均自由行程、衝突周波数、クーロン衝突 |
各弾性衝突における衝突断面積を導ける
各弾性衝突における平均自由行程を理解できる
衝突周波数について理解し、一般式を導ける
クーロン衝突について説明できる
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| 5週 |
弾性衝突で失うエネルギー |
弾性衝突で失うエネルギーを導ける
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| 6週 |
原子の励起と電離、速度分布関数 |
原子の励起と電離について説明できる
速度分布関数を理解し、平均熱速度を導ける
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| 7週 |
平均化と流体モデル、プラズマの基礎方程式 |
平均化と流体モデルについて説明できる
プラズマの各基礎方程式の導出方法を理解できる
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| 8週 |
プラズマの基礎方程式(続き)、電気的中性の保持 |
プラズマの各基礎方程式の導出方法を理解できる
電気的中性の保持について説明できる
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| 4thQ |
| 9週 |
ボルツマンの関係式、デバイ遮蔽 |
ボルツマンの関係式を導ける
デバイ遮蔽について理解し、デバイ長を導ける
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| 10週 |
プラズマ振動、放電開始 |
プラズマ振動について理解できる
放電開始について説明できる
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| 11週 |
放電開始(続き)、放電開始電圧とパッシェンの法則 |
放電開始について説明できる
放電開始電圧やパッシェンの法則を説明できる
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| 12週 |
放電によるプラズマ生成その１ |
各種の放電方法について理解し、それぞれを区別できる
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| 13週 |
放電によるプラズマ生成その２ |
各種の放電方法について理解し、それぞれを区別できる
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| 14週 |
放電によるプラズマ生成その３ |
各種の放電方法について理解し、それぞれを区別できる
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| 15週 |
後期期末試験の返却 |
試験答案の返却、問題の解説と正答の説明
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
| 電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 3 | |
| 原子の構造を説明できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |